LOS POLÍMEROS

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Polímeros aplicados en

odontología

Introducción

Los polímeros tienen hoy múltiples usos en odontología y su aplicación con biomateriales crece aceleradamente. Tienen propiedades que les hacen especialmente utilices para la fabricación de dispositivos dentales. También tienen sus limitaciones, por lo que actualmente continúan siendo útiles otros tipos de materiales (metálicos, cerámicos) para fines específicos.

Los polímeros para usos médicos y odontológicos tienen más restricciones que los polímeros para sus más convencionales (como ya se ha comentado en el apartado de biopolímeros).

En odontología se usan biopolímeros ya fabricados, pero también se forman polímeros in situ (en la boca del paciente) durante la intervención. Se hacen así polimerizaciones en el propio lugar de la aplicación, como es el caso típico de los empastes y cementos dentales. Los materiales odontológicos incluyen entonces, no sólo polímeros, sino también sus monómeros, con los iniciadores y catalizadores necesarios.

Requisitos que deben cumplir los plásticos dentales

1. Necesita poseer estabilidad dimensional. Esto debe cumplirse tanto en el procesamiento, en el cual no debe dilatarse, contraerse ni curvarse; como en la utilización normal en la boca del paciente.

2. Debe poseer unas propiedades mecánicas adecuadas, tales como resistencia y resistencia a la abrasión.

3. Su peso específico debe ser el más bajo posible

4. Una propiedad física que debe cumplir es que la temperatura de ablandamiento sea superior a la de cualquier alimento líquido caliente que se pueda ingerir.

5. Debe mostrarse totalmente insoluble en los líquidos bucales así como no absorber cualquier otra sustancia que se pudiera ingerir.

6. El material tiene que presentar unas propiedades ópticas tales como una translucidez o transparencia para no desentonar con los tejidos bucales que remplaza. Debe tener la opción de ser pigmentado o matizado con esa finalidad.

7. No debe experimentar cambio de color o aparicencia después de su procesamiento.

9. El plástico debe ser biocompatible, de tal forma que sea insípido, no tóxico, ni irritante de los tejidos bucales. En este contexto se puede tener en cuenta la porosidad, por el riesgo de contaminación microbiana.

10. El procesamiento del plástico para su conversión en una prótesis tiene que ser fácil y necesitar un equipo relativamente sencillo.

Aplicaciones de polímeros

Los principales campos de aplicación de los polímeros en odontología son:

-          dientes y dentaduras

-          restauración (empastes) y cementos

-          impresión

-          instrumental y equipo auxiliar

Las familias de polímeros empleados en cada uno de estos campos de aplicación dependen del tipo de material que se busca. Si se trata de fabricar dientes, deben ser materiales duros, de tipo vítreo, lo cual suele conseguirse con la familia de los poli(metacrilatos). Si se trata de hacer una impresión, deben ser materiales deformables elásticos, para lo cual es muy adecuada la familia de los polisiloxanos (siliconas).

A continuación veremos los polímeros más utilizados.

1) Resinas acrílicas

El poli(metacrilato de metilo) es un termoplástico que puede moldearse calentándolo. En odontología se usa mucho para la fabricación de dientes y a base de dentaduras postizas.

En estas aplicaciones dentales no se parte del termoplástico como tal, sino que se mezcla con su propio monómero, formando una pasta moldeable,

que luego se polimeriza para obtener la pieza dura final. Hay dos métodos para realizar esta polimerización:

-          mediante calentaiento de la pasta Þ resinas de curado térmico

-          sin calentar esta Þ resinas que autopolimerizan

1.1) Composición Acrílicos para bases de prótesis. Presentación:

*       Polvo (rosado):

*       Polímero                   Gránulos de polimetilmetacrilato

*       Iniciador                    Peróxido de Benzoilo (apróx 0.5%)

*       Pigmentos                Sales de Cadmio o hierro o pigmentos orgánicos

*       Líquido (incoloro)

*       Activador                   N N dimetil- p- toluidina

*       Monómero                 Metilmetacrilato

*       Ag. De cadenas         Etilenglicol dimetacrilato (+/- cruzadas 10%)

*       Inhibidor                    Hidroquinona (indicios)

Estos acrílicos en general tienen contracción (del 0,2 al 0,5%). Tienen cierta capacidad para absorber o ceder agua, no son solubles en agua o saliva, pero si lo son en disolventes orgánicos (acetona y benceno).

A veces se suelen añadir pigmentos y fibras con fines estéticos y plastificantes para favorecer la ductilidad en las aplicaciones en que sea necesario. Por ejemplo para la fabricación de dientes y o para la base de las dentaduras no se añade porque se requiere que el material sea duro y rígido. Pero, para el forro de las dentaduras, que esta en contacto directo con la encía, se requiere un material más suave y blando. Esta cualidad se puede obtener añadiendo un plastificante como hemos mencionado o mejor aún con una plastificación interna (mayor grados de libertad en los grupos pendientes del polímetro) utilizando otros poli(metacrilatos como puede ser el poli(metacrilato de n-butilo).

1.2) Indicaciones de los polímeros acrílicos

*       Prótesis completa

*       Prótesis parciales removibles

*       Aparatos de ortodoncia

*       Base en protesis maxilofacial.

 

*      Cubetas individuales: Son fabricadas en unos modelos de escayola para conseguir una segunda impresión más exacta que la primera usada para conseguir la cubeta.

*      Dientes artificiales: Hechos por un estroma polimérico donde quedan atrapadas partículas inorgánicas, suelen ser composites

*       Coronas provisionales: Son fundas usadas para estética.

*      Planchas de base: Se adaptan a las zonas anatómicas (nobles) que recubren las áreas que le dan soporte y retención a la futura prótesis. Es un molde temporal que representa la base de la dentadura. Se las llama bases de registro, temporal o de prueba.  Se utilizan para:

*       Control de calidad del modelado de yeso.

*       Diagnóstico de soporte y retención de la base.

*       Control de la extensión de la base.

*       Montaje de los dientes de acrílico en la cera

*       Registros y transferencias al articulador semiajustable

 

2) Composites

El campo de la restauración dental está dominado por los materiales compuestos o composites. Se dicen compuestos porque constan de dos fases: una matriz orgánica continúa (polímero) y un relleno inorgánico en forma de micropartículas.

La polimerización en los trabajos e restauraciones suele realizarse in situ. Los monómeros que suelen utilizarse suelen ser también de la familia de los metacrilatos, pero de estructuras más complicadas que el metacrilato de metilo. Un ejemplo en este caso lo constituye el bis-GMA. El cual se trata de un di-metacrilato, lo cual quiere decir que polimeriza entrecruzando las cadenas en una malla tridimensional, produciéndose así una mayor resistencia, tanto mecánica como hacia la adsorción de agua o el ataque de otras sustancias presentes en la boca. Además la molécula del monómero Bis-GMA es muy grande (su peso molecular es 5 veces el peso molecular del metacrilato de metilo). Este gran tamaño de las moléculas hace que la concentración de volumen en la polimerización sea menor.

molécula de Bis-GMA

La polimerización del monómero se puede provocar mediante un iniciador (que produce radicales libres) y un acelerador. Igual que en las resinas acrílicas, el iniciador suele ser un peróxido y el acelerador una amina terciaria. Se tienen así los composites de curado químico o autocurables, que vienen en dos frascos, uno el peróxido y otro con la amina (separados hasta el momento de la mezcla). En ambos frascos hay además monómero y relleno inorgánico.

3) Ionómeros-Vidrio

En odontología se usan abundantemente materiales adhesivos para unir y fijar, son los cementos dentales.

Los materiales llamados vidrio-ionómero constan de dos componentes principales. Uno es un vidrio atacable por los ácido (que se descompone en presencia de ácidos). El otro es un polielectrolito ácido, esto es, un polímero soluble en agua que tiene en su cadena grupos ácido carboxílico ionizables (poliácido).

Gel de policarboxilato

Estructura de cemento de ionomeros de vidrio

El mecanismo de fraguado de estos materiales es como sigue. El vidrio, atacado por el poliácido, suelta cationes al agua, y estos cationes unen varios grupos carboxilato ionizados de las cadenas, entrecruzando unas cadenas con otras y formando así una malla tridimensional resistente.

Se presentan en dos frascos:

Uno contiene el vidrio, en forma de polvo muy fino, con diámetros de partícula alrededor de 10 mm.

El otro contiene un líquido: el poliácido en agua. Además del poliácido, el agua también contiene una pequeña proporción de ácido tartárico, un aditivo que facilita la migración de los cationes desde la superficie del vidrio hacia el seno de la fase acuosa donde están los grupos carboxilato.

Los vidrios suelen ser fluoroaluminosilicatos cálcicos y los poliácidos en general pertenecen a la familia de los poli(alcanoicos). Los miembros de esta familia más usados son el homopolímero de ácido acrílico y los copolímeros de éste ácido con el ácido itacónico, con el ácido maleico, o con el ácido metacrílico.

Los materiales de ionómero-vidrio tienen muy buena adhesión al diente. Parece que debido a un doble papel de los grupos carboxilato: estos aniones pueden formar enlaces iónicos fuertes con los cationes calcio en la superficie de la dentina y del esmalte, pero también pueden desplazar a los grupos fosfato de la superficie de la hidroxiapatita.

Los materiales de ionómero-vidrio se utilizan en muy diversas aplicaciones. Como cementos, para fijar restauraciones de todo tipo: metálicas, cerámicas, composites y también para fijar ortodoncias.

También se utilizan como materiales base de restauración en general en abrasiones o cavidades no muy grandes. Sin embargo en estas aplicaciones los polímeros descritos tienen menor resistencia al desgaste y a las tensiones mecánicas, por lo que se han desarrollado cementos ionómero-vidrio híbrido o modificado con resina. Uno de los monómeros usado para este tipo de híbridos es el metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA).

4) Elastómeros

Hay dos campos de aplicación de los polímeros en los cuales el material ha de ser blando:

-          los materiales para impresión

-          los materiales para el forro o acolchado de prótesis o dentaduras.

4.1) Materiales de impresión

Los polímeros más usados como materiales para impresión son de la familia de las siliconas o polisiloxanos.

ciclotetrasiloxano: monómero del polisiloxano

Polisiloxano

Para obtener fielmente una impresión de la estructura bucal se requiere que el material tenga propiedades adecuadas.

-          elástico

-          resistente para conservar la huella al ser retirado de la boca

-          ha de mantener las medidas durante todo el proceso de preparación.

Todas estas propiedades las contienen las siliconas de uso dental desarrolladas.

También se utilizan como materiales de impresión los polisulfuros, poliéteres (elastómeros) y se siguen usando ciertos polímeros naturales como el agar-agar y el ácido algínico (que son polisacáridos cuya utilidad se debe a que con el agua forman hidrocoloides de buenas propiedades elásticas estables dimensionalmente.

4.2) Síliconas para el forro o acolchado de prótesis o dentaduras

Las siliconas pueden vulcanizarse calentando con un agente adecuado. Se tienen así las  siliconas que curan con calor o de curado térmico. Pueden ser útiles para la fabricación de prótesis, pero no pueden usarse como materiales de impresión en boca. Para estas aplicaciones tienen que ser siliconas que vulcanicen a temperatura ambiente, las cuales se llaman siliconas RTV.

Atendiendo al mecanismo de la reacción por la que vulcanizan, estas siliconas son de 2 clases: de condensación y de adición.

                        a) Siliconas de condensación

El polímero suyas cadenas se van a unir en el vulcanizado suele ser poli (dimetilsiloxano). El agente de vulcanización que las une formando la malla elastomética es un orto-alquilsilicato. La condensación ocurre entre los grupos alcoxi (-OR) de este ortosilicato y los grupos hidroxilo (-OH) terminales del polímero, eliminándose el alcohol correspondiente (ROH).

La reacción requiere un catalizador, que suele ser un alcanoato de estaño. Estas siliconas vienen en dos frascos, para mantener al catalizador separado hasta el momento de iniciar la vulcanización.

                        b) Siliconas de adición o vinil-siliconas

El vulcanizado ocurre a través de una polimerización de adición.

El polímero es también poli (dimetilsiloxano) con grupos reaccionables en sus cadenas para que éstas puedan entrecruzarse. Se utiliza también un catalizador, que suele ser ácido cloroplatínico. Aquí también son necesarios dos frascos para mantener ambos grupos reaccionables separados hasta el momento de la vulcanización. Como es una reacción de adición no se elimina subproducto, pero a veces se puede desprender algo de hidrógeno gas. Por ello algunas formulaciones incluyen paladio, que actual como adsorbente de hidrógeno.

Nuevas investigaciónes

            Actualmente, el resultado de una reciente tecnología en el desarrollo de nuevos biomateriales ha creado una resina hecha a base de nylon termoplástico biocomparable, un material translúcido, lo que permite una completa mimetización con la encía natural de cada paciente, cualidad que lo convierte en invisible a diferencia del acrílico que es opaco y da una apariencia totalmente artificial