CIENTÍFICO-TÉCNICA CAPITAL DENTAL Nº 51. Los nuevos desarrollos en la ciencia de los materiales suelen tardar, normalmente, bastante tiempo

Transcripción

1 Materiales fotopolimerizables biocompatibles, seguros y económicos Los nuevos desarrollos en la ciencia de los materiales suelen tardar, normalmente, bastante tiempo hasta verse aplicados en el sector dental debido a su pequeño tamaño e importancia económica (Por ejemplo, las aplicaciones de dióxido de circonio en la medicina datan de comienzos de los años 70 así como los sistemas CAD/CAM datan de la misma época dentro de la industria automovilística). Sin embargo, los materiales fotopolimerizables no han seguido la misma trayectoria. Comenzaron su historia industrial a comienzos de los años 70 al encontrar su primer campo de aplicación en las Artes Graficas, así como su aplicación de adhesivo en la fabricación de muebles. Pero ya a mediados de los años 70 se utilizaban en el sector dental como material de relleno para empastes (microfiller). Desde entonces el odontólogo se ha ido acostumbrando a este utilísimo tipo de materiales. Unos pocos años después los composites de recubrimiento encontraron también su lugar en los laboratorios de prótesis dental. Desde entonces la ola de nuevos productos fotopolimerizables no cesa. El siguiente artículo trata de explicar los fundamentos de esta tecnología y también de describir las ventajas de las que goza el protésico a la hora de utilizar estos productos. Historia El fenómeno del endurecimiento de materiales líquidos o pastosos mediante luz se conocía ya en la antigüedad, especialmente entre los egipcios, los cuales utilizaban una mezcla de aceite de lavanda y asfalto sirio para proteger los vendajes de las momias y, seguidamente, exponerlos al sol. Este proceso fue 20 aplicado igualmente para la impermeabilización de barcos. Sin embargo, no fue hasta los años 60 del siglo pasado cuando se comenzaron las aplicaciones técnicas. Las primeras aplicaciones fueron también pinturas de revestimiento para la industria de muebles. A continuación se utilizó en las planchas de la industria de AAGG y gracias a importantes desarrollos, hoy se aplica en el sector dental para empastes de composites y en la cosmética en forma de laca fotopolimerizable para uñas. De la misma forma, en la microelectrónica los acrílicos fotopolimerizables han encontrado otras aplicaciones: p. ej. Como unión de piezas dentro de los teléfonos móviles. En otros sectores, se revisten los chips de las tarjetas electrónicas, se une metal y cristal, se revisten los canales del alcantarillado para una mejor resistencia a los residuos líquidos tóxicos y últimamente en la industria óptica se usan adhesivos muy resistentes para la unión de espejos y lentes. Los primeros productos fotopolimerizables en el sector dental fueron los composites para empastes (1976 Kulzer: esthic microfill y Ivoclar: Isosit) que había que polimerizar con máquinas de luz halógenas. Hoy en día, éstas ya son sustituidas por las ligeras lámparas LED de bajo consumo, que además, son inalámbricas. Más tarde se introdujeron los composites para el revestimiento de estructuras como alternativa a la porcelana en trabajos de prótesis fija. (1982 Espe, Kulzer y Schütz Dental) A partir de ahí, la técnica de la polimerización por luz creó muchas más alternativas: planchas como sustitución a las planchas de goma laca (True wax), las ceras fotopolimerizables (híbridos de cera y acrílico) como alternativa a las ceras

2 tradicionales, composites para modelar como alternativa a los sistemas de polvo líquido, tanto para el protésico como para el odontólogo, lacas fotopolimerizables para abrillantar y proteger los trabajos, resinas antialérgicas etc. Dentro de este marco, no resulta audaz considerar la futura sustitución de todos los sistemas de polvo líquido por sistemas fotopolimerizables. Pero cuáles son las razones por las que han alcanzado tanta fama? Teoría de la fotopolimerización Generalmente hay dos criterios para describir la polimerización; primero se distingue entre la polimerización por condensación, que deja productos residuales, y la polimerización por adición, sin variación de masa alguna. Segundo, según la forma en que se inicia la reacción: Auto, termo o foto. La gran diferencia entre polimerizar por adición y secar, es que no hay pérdida de agua, es decir, reducción de volumen y peso. Otros nombres que se dan a este fenómeno son: curar o fraguar, términos que se aplican más a materiales minerales (yeso) y que describen procesos similares. Otro punto que diferencia la fotopolimerización de los demás procesos es que ésta primera es un sistema de un componente mientras que la autopolimerización y termopolimerización son sistemas de dos componentes; ésta es la razón por la que es preciso realizar una mezcla para activar o arrancar el proceso de fraguado. Sin embargo, no tienen nada que ver con el proceso que se lleva a cabo al trabajar con cera. La cera se licua mediante la aplicación de temperatura, enfriándose de nuevo ante su ausencia. No se produce ninguna reacción química sino únicamente un cambio de estado físico. La polimerización describe un proceso químico en el que el endurecimiento se produce a través de una reacción en la que los monómeros (compuestos de bajo peso molecular, es decir, cadenas cortas) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero. En este artículo sólo se detalla el proceso de la fotopolimerización: Es una reacción catiónica que arranca a través de un fotoiniciador (R), o sea, una molécula que se desintegra bajo la influencia de luz formando así una partícula de carga positiva (catión). Ésta reacciona con un monómero transformándolo en una molécula de carga positiva. Este oligómero entra en reacción nuevamente con otro monómero y así sucesivamente se forma el polímero hasta que no quedan monómeros. Un aditivo que determina considerablemente las características del material es el fotoiniciador. Dependiendo de él, el espectro de absorción puede ser grande (policromático) o reducido (casi monocromático) y encontrarse en la zona de ultravioleta hasta infrarroja. Además la intensidad de la fuente de luz corresponde al grado de sensibilidad del fotoiniciador y contiene otros ingredientes como: materiales de relleno y colorantes, estabilizadores que no participan en la fotopolimerización. Reacción inicial de la polimerización catiónica Reacción en cadena de la polimerización catiónica El tiempo necesario para la reacción depende del fotoiniciador. Normalmente tarda unos cuantos segundos. Espectro electromagnético y vi- sible Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto, se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. 21

3 El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Para los productos fotopolimerizables, el rango de luz ultravioleta y visible es de mayor importancia. Existen productos que requieren una luz de un amplio espectro (luz policromática) o de una luz más bien monocromática, es decir, de un espectro de longitud definida. Capa de inhibición En la mayoría de los productos fotopolimerizables, después de la polimerización aparece una capa superficial pegajosa, la capa de inhibición. Ésta resulta por reacción con los radicales libres (R) del oxigeno atmosférico que frenan el endurecimiento solo en esta zona, lo cual no significa que el resto del material no se haya endurecido satisfactoriamente. Esta capa puede ser retirada con acetona o evitada mediante polimerización bajo una atmósfera inerte o al vacío. En caso de añadir posteriormente otra capa de un material fotopolimerizable, se deja dicha capa para conseguir una mejor unión. Las máquinas de luz Ya hemos visto en los apartados anteriores que los materiales fotopolimerizables contienen distintos 22 fotoiniciadores y por consiguiente, necesitamos distintas fuentes de energía para su polimerización. De ahí que sea importante conocer la longitud en la que el producto tiene su máxima absorción y su espectro, para poder escoger el generador de luz correcto. Por norma general, existen tres tipos de emisores de luz en el sector dental: bombillas que emitan luz UVA ( nm), bombillas que emitan luz azul ( nm) y bombillas de plasma que emitan luz blanca y a las que se acopla un filtro para conseguir la luz necesaria (bombilla de vapor de mercurio). Últimamente aparecen muchos de estos productos en el mercado que pueden ser polimerizados con luz tipo LED. Esto es una abreviatura para Light Emitting Diode o sea diodo emisor de luz. Es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido al circular por él una corriente eléctrica. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasar por el visible y llagar hasta el infrarrojo. Los generadores de este tipo de luz consumen muy poca energía, son de dimensiones muy reducidas, ligeros y fácil de usar. Por otro lado, también es importante saber si el producto que queremos endurecer es un copolimerizado, es decir, si se activa tanto con luz como con temperatura y si acepta la generación de temperatura. Normalmente los composites son de esta categoría mientras que la cera fotopolimerizable solo precisa luz. Otro punto a tener en cuenta es la intensidad luminosa que llega al receptor. Por supuesto, esto depende directamente de la potencia luminosa del emisor que se mide en candela por superficie (cd/mm2), sin olvidar que la distancia a la que coloquemos el objeto a polimerizar influye mucho en el tiempo nece-

4 sario para conseguir una polimerización profunda. El flujo luminoso recibido desminuye al cuadrado de la distancia. E = I cos(α) / r2 La eficiencia luminosa de los emisores de luz es muy bajo: sólo un 6-10% en bombillas y hasta el 15% en diodos se transforma en luz; el resto de la energía aplicada se pierde en calor. También la potencia luminosa varía según el tipo de lámpara: lámparas halógenas tienen 25 lm/w, LEDs aprox lm/w y en las bombillas tubos de luz alcanzan hasta 60 lm /W. La vida útil de las bombillas depende de varios factores como, frecuencia de encendido, variaciones en la tensión de red y temperatura de servicio. Abajo tenemos una curva típica de la vida útil de una bombilla. De este diagrama se puede deducir que una fuente de luz debe tener a p r o x i m a d a - mente el doble de intensidad necesaria para endurecer el material, ya que pierde la mitad de su fuerza durante su vida útil. La duración de la polimerización Debido a las características de una polimerización, la curva de progreso no es lineal sino en forma de S ; es decir, el principal endurecimiento tiene lugar en la parte central del tiempo de la reacción. Este tiempo, necesario para conseguir una fotopolimerización profunda y segura, está indicado en el manual y es recomendable calcular con un factor de seguridad, porque una exposición excesiva no daña al producto. Por lo expuesto hasta aquí, sabemos que cada producto fotopolimerizable tiene un rango perceptible característico. No es posible tener una máquina congruente que emite exactamente esta luz, sin embargo, tenemos que trabajar con una máquina la máxima cantidad de productos posibles. De ahí vienen los distintos tiempos de fotopolimerización de cada producto. Las ventajas Bien, ahora que conocemos la teoría de los materiales de fotopolimerización, nos interesa saber cuáles son sus ventajas en relación a los materiales tradicionales en el sector dental: 1. Endurecimiento rápido On Demand ; es decir, cuando uno lo quiere. 2. No requiere aplicación de temperatura; lo cual reduce notablemente las tensiones, contracciones, etc. 3. Los productos están prefabricados y después de una natural manipulación solo hay que polimerizarlos para conseguir el resultado deseado. Casi se prescinde de la fabricación de medios y procesos auxiliares, esto significa un gran ahorro de tiempo y de mano de obra. 4. El manejo de los productos es sencillo y más limpio. 5. No es necesario mezclar; el gran problema de la mezcla es encontrar la óptima proporción entre los dos componentes para que ni falte ni sobre. 6. Mejores condiciones de trabajo ya que no se trabaja con productos nocivos; este libre de diluyentes y de componentes volátiles. 7. Otra gran ventaja que no se ve a primera vista es que los productos resultantes pueden ser duros (resinas) o flexibles con memoria (ceras). 23

5 Resumen y visión del futuro Los productos fotopolimerizables, no sólo tienen su lugar en el sector dental, sino también en otros sectores industriales y procesos de fabricación. Aún nos encontramos ante un amplio potencial, puesto que la técnica de los materiales fotopolimerizables goza de una existencia de sólo 10 años; es muy joven y dista mucho de estar en su momento de pleno aprovechamiento. Además, la influencia que pueden tener, tanto la técnica nanométrica como las cerámicas orgánicamente modificadas abren igualmente nuevos horizontes en el sector dental. Los materiales fotopolimerizables son materiales modernos que dan solución a las exigencias de las normas de trabajo de hoy en día. Los nuevos métodos de ampliación del rango de sensibilidad de absorción para los fotoiniciadores dejan esperar especialmente una clara simplificación de la utilización en lo que a las máquinas de luz se refiere. Otros adelantos vienen por parte de los aditivitos, ya sean de índole orgánica o inorgánica, con los que ha sido posible bajar la contracción durante la polimerización a menos del 0,1% y dejar el producto final cada vez más transparente. También en la fotopolimerización aeróbica, es decir bajo ciertas condiciones ambientales, se espera una mejora notable hasta el punto de que desparezca la capa de inhibición. Dirección de correspondencia ralf.essers@kuss-dental.com Bibliografía: Andrew G. Bachmann Fortschritte bei lichthärtenden Klebstoffen. Photonik 4/2001 Günther Wagenknecht Die Fotopolimerizacion Ernst Laboratorio Dental. Dentallabor Heft 4/89 Wikipedia - Die freie Enzyklopädie TODAVÍA NO SE ANUNCIA EN CAPITAL DENTAL????? AQUÍ PUEDE ESTAR LA PUBLICIDAD DE SU EMPRESA Consulte nuestras tarifas de publicidad, en los Tfnos /