El encogimiento en resinas dentales

Se puede observar cómo se afecta significativamente el módulo elástico con el grado de conversión alcanzado. Las tres curvas muestran una disminución en el módulo con la temperatura, ya que a -60 oc son sólidos vftreos, los cuales a medida que se calientan se tornan mas viscosos. Se puede ver que hay un efecto importante en el nivel alcanzado de módulo, al tener mayores conversiones, ya que al comparar el módulo de las tres muestras a la temperatura corporal de 37

°C, se observa que la muestra con 62 % de conversión (línea punteada) tiene un modulo mayor que la de 55 % (línea quebrada) y esta mayor que el de 41 % (línea solida). Además se puede ver que el intervalo en el cual ocurre la transición de material sólido a viscoso es bastante amplio (cerca de 100 °C). Esto se relaciona directamente con el grado de heterogeneidad de la mezcla obtenida.

Se han utilizado diversos métodos de análisis para determinar las cinéticas de fotopolimerización como calorimetría diferencial de barrido [39] espectroscopía de FTIR en tiempo real, [35] reología y análisis de temperatura y pruebas de mícrodureza [4] y análisis dieléctrico ^j411

más significativos en materiales dentales ya que afectan el sello entre el diente y la resma en la cavidad. Esto es de suma importancia ya que se ha determinado que es la causa principal de las caries secundarias .

En materiales compuestos como las resinas dentales, el encogimiento producido durante la polimerización, ocasiona tensiones internas. Estas tensiones, a su vez producen microfallas y microfracturas, los cuales provocan una disminución de las propiedades mecánicas. En los materiales compuestos dentales, el problema más serio que ocasiona el encogimiento, es la pérdida de adhesión de la resma implantada, de la superficie de la pieza dental, lo que conduce a microfiltración marginal en la pieza restaurada (ver Figura 7).

Formación de microfallas

Pérdida de adhesión

Desarrollo de grietas Por tensiones internas

Figura 7. Efectos del encogimiento sobre materiales compuestos dentales.

Por lo tanto es de vital importancia reducir los efectos de la contracción durante la fotopolimerización del material compuesto dental [453 Las tensiones generadas durante el encogimiento son suficientes para propiciar un desprendimiento parcial de la resma ^[4652]

La magnitud de¡ encogimiento está dictada por el número de dobles enlaces y el tamaño de¡ monómero. Por lo tanto una de las principales metas es maximizar las

reacciones de curado para mejorar las propiedades mecánicas del material compuesto, tratando de minimizar el cambio dimensional.

El encogimiento en los monómeros de bajo peso molecular es mayor que en los monómeros de más alto peso molecular. Sin embargo, los monómeros de más alto peso molecular son más viscosos. Hay una correlación entre la cantidad de relleno en el material compuesto, el encogimiento derivado de la polimerización, y la viscosidad de la formulación. En la tabla 2 se muestran las características de viscosidad, densidad y porcentaje de encogimiento (AV) de los monómeros usado en resinas dentales ^1:531

Tabla 2. Relación entre peso molecular viscosidad y cambio de volumen en el polímero dental.

Monómero PM Viscosidad (gimo!) mPas

monómero polímero AV (%) (g/cm3) (g/cm3)

TEGDMA 286 100 1.072 1.250 -14.3

TCDMA 332 110 --- --- -7.1

UDMA 470 5000-10000 1.110 1.190 -6.7

Bis-GMA 512 5x105^- 1.151 1.226 -6.1

8x 1

La magnitud del encogimiento volumétrico ocurrido en una resma dental compuesta, depende principalmente de tres factores: la cantidad de relleno, la naturaleza de la matriz orgánica, y el grado de conversión alcanzado por el material compuesto. Entre mayor sea la cantidad de relleno, el encogimiento es menor, ya que el relleno ocupa la mayor parte del material compuesto. Los resinas dentales fluidas (flowable) aunque contienen una menor de cantidad de relleno

(abajo del 50 %), presentan niveles de encogimiento de cerca del 5%, debido a que al tener una mayor cantidad de diluyente reactivo esto acarrea un mayor encogimiento. Sin embargo, las tensiones que se generan durante el encogimiento, pueden reducirse pero no eliminarse al aumentar la cantidad de rel teno.

Los niveles de encogimiento reportados en la literatura deben ser considerados como aproximados, porque esta propiedad depende en gran parte del nivel de conversión de dobles enlaces alcanzado en el sistema. Esto hace difícil llevar a cabo una comparación entre los diferentes datos reportados aun para un mismo sistema.

En los materiales fotoactivados el grado de conversión se determina por el producto de la irradiancia de la luz multiplicado por el tiempo de irradiación (la integral de la irradiancia en el tiempo expresada en joules/cm2) Como la velocidad de curado es proporcional a la raíz cuadrada de la intensidad de la luz aplicada al material compuesto [541, se ha propuesto que el método mediante el cual se irradia la muestra es capaz de retrasar la adquisición de módulo del material compuesto permitiendo rearreglarse micro y macroscópicamente para acomodar de una mejor manera la reducción en volumen originado por la deformación plástica ^[551•

La contracción que ocurre después del punto de gel se le conoce como contracción rígida y es la fracción del encogimiento total, responsable del acumulamiento de stress en el material compuesto. En los materiales compuestos fotoactivados la reacción de curado se lleva tan rápido que no hay flujo viscoso del material, volviéndose rígida en cuestión de segundos alcanzando un nivel de conversión relativamente bajo. Como consecuencia, se desarrollan tensiones en el material compuesto inmediatamente después de que se irradia la muestra 1561 Casi todo el encogimiento se empieza a desarrollar después de que el material ha adquirido un nivel significativo de rigidez, la cual continúa incrementándose con el tiempo. Los

materiales compuestos que curan químicamente sin necesidad de ser irradiados desarrollan menos tensiones, tanto porque polimerizan más lentamente como por el hecho de que en estos sistemas se generan una menor cantidad de radicales iniciantes lo que resulta en conversiones menores

Un método utilizado para contrarrestar este problema de contracción, es usar monómeros de alto peso molecular como los prepolímeros. El monómero utilizado desde hace 25 años, el Bis-GMA aun se sigue usando, aun y cuando se han desarrollado otros tipos de monómeros que son menos hidrofílicos que el Bis-GMA.

Hay poca evidencia clínica que indique que el cambio de resma tenga un efecto significativo sobre el desempeño del material de restauración. Debido a que la contracción generada durante la polimerización es uno de los problemas más importantes en restauración odontológica, el interés en esta área de investigación se ha dirigido a desarrollar nuevas resinas o nuevos sistemas con cero contracciones durante la polimerización.

La absorción de agua por el Bis-GMa también contribuye a una reducción en las tensiones 158 Aunque el encogimiento y la generación de tensiones ocurre muy rápidamente y se originan minutos después de la fotopolimerización de una resma dental [59]

la absorción de agua se lleva a cabo a una velocidad más lenta, requiriendo horas o días para alcanzar la saturación [60]• Se ha reportado que la absorción de agua es de 3.11 % para el Bis.GMA mientras que para el TEGDMA, es de 6.02% 1611V

Es por esto que la reducción del encogimiento por absorción de agua es mínima. Además la absorción de agua puede causar erosión de la interfase entre la matriz polimérica y el relleno, además de un reblandecimiento del polímero lo que puede contribuir a reducciones en la fuerza rigidez y resistencia al desgaste 1621V La absorción de agua puede reducirse usando monómeros menos hidrofílicos como la versión etoxilada del Bis-GMA la cual no contiene grupos hidroxílicos en la cadena principal ^[631

Otro método para reducir el encogimiento en resinas dentales, es reducir la viscosidad de la resma, lo que se logra al aumentar la cantidad del diluyente reactivo como es el TEGDMA pero esto resulta también en un aumento en el nivel de encogimiento. En el caso del Bis-GMA se puede reducir su viscosidad al eliminar los grupos hidroxilo que son los responsables de los puentes de hidrogeno. Otra forma es reducir el peso molecular del mismo Bis-GMA. Otro método es incrementar el impedimento estérico en la molécula de Bis-GMA. La introducción de grupos voluminosos en los anillos aromáticos de Bis-GMA resulta en una disminución de la viscosidad 1641.