Materiales inteligentes y su uso dentro de la odontología

En las últimas décadas han aparecido materiales inteligentes dentales con mejores propiedades biológicas. Estos materiales además, respetan los fluidos de la cavidad bucal y los tejidos que se encuentran en el interior de la boca. Es por ello por lo que se les denomina materiales inteligentes.

Las propiedades de estos materiales inteligentes y su uso en odontología proporcionan una mejora en cuanto a la calidad y durabilidad del tratamiento del paciente ontológico.

Algunos materiales como los composites inteligentes, las cerámicas inteligentes, los compómeros, el ionómero de vidrio modificado con resina, los selladores de fosas y fisuras liberadores de fosfato de calcio amorfo (ACP), otras fresas inteligentes y aleaciones con memoria de forma para ortodoncia se han beneficiado del uso de materiales inteligentes en odontología.

composite material inteligente dental

Clasificación de los materiales inteligentes y su uso dentro de la odontología

Antes se creía que para que un material durara mucho tiempo en la boca del paciente, tenía que ser de naturaleza pasiva. Por ello, se solían utilizar materiales como la amalgama metálica, el composite y el cemento. La capacidad de estos materiales de no interactuar con el entorno oral a nivel celular se consideraba a menudo una ventaja.

Aunque estos materiales cumplían su función, no desempeñaban un papel activo en la mejora de la salud oral. Se priorizada la durabilidad frente a la funcionalidad del mismo.

Los criterios para juzgar el material han cambiado con el tiempo. En el pasado, muchos materiales eran simplemente funcionales, es decir, sólo cumplían una tarea y no estaban hechos para ser modificados posteriormente. Sin embargo, los materiales actuales son participantes «activos» en una estructura: sufren cambios y siguen funcionando bien incluso después de ser alterados. El material bioactivo es uno de los tipos más fiables disponibles en el mercado.

Se están introduciendo materiales inteligentes en la odontología en busca de la sustancia perfecta que cumpla todos los requisitos, ya que todavía no se ha descubierto un material ideal.

Materiales inteligentes pasivos

Estos materiales reaccionan con el entorno externo que les rodea sin ningún control sobre él.

Materiales inteligentes activos

Estos materiales utilizan el mecanismo de retroalimentación en bucle y de manera constante.

Principales materiales inteligentes utilizados en odontología

Cemento de ionómero de vidrio inteligente (GIC)

El comportamiento del GIC es similar al de la dentina humana, porque la estructura de gel del GIC puede absorber y descargar disolvente rápidamente en respuesta a estímulos, como cambios de temperatura, cambios de pH y cambios de presión.

Los GIC tienen un coeficiente de expansión térmica similar al de los tejidos duros dentales. No cambian mucho sus dimensiones cuando se exponen a la humedad o al calor, pero si se calientan hasta 50 °C en un entorno seco, se encogen considerablemente.

La razón es la fluctuación del agua que entra y sale de los edificios, que refleja el funcionamiento similar al de la dentina humana. El GIC funciona tan bien como material dental precisamente por esta propiedad.

Como los alimentos y bebidas calientes o fríos pueden provocar fluctuaciones de temperatura en la boca, los materiales de la cavidad pueden expandirse o contraerse en respuesta al calor. En la mayoría de los casos, los coeficientes de expansión térmica nos ayudan a identificar los cambios dimensionales causados por el cambio de temperatura.

Aunque se han introducido diversas mejoras en la estructura de los GIC, la facilidad de adhesión de las bacterias a la superficie del material son la mayor desventaja del material. Pudiendo ocasionar en algunos casos, caries secundarias.

Recarga de flúor mediante GIC (Cemento de ionómero de vidrio inteligente)

El GIC también puede calificarse de inteligente por su capacidad de liberar flúor, lo que supone otra ventaja en la odontología preventiva. El flúor liberado por el GIC es eficaz para remineralizar las caries incipientes.

El pH desciende por debajo del nivel crítico de 5,5 cuando se produce un ataque de los ácido sobre la superficie de los dientes, lo que hace que se libere flúor. Esto, a su vez, ayuda a disminuir el proceso de desmineralización y aumentar el de remineralización.

Fosfopéptido de caseína (CPP) – Fosfato cálcico amorfo (ACP) – GIC modificado

Si el paciente toma con frecuencia bebidas gaseosas, esto provocará la erosión de tu restauración GIC y del material dental. Un cambio significativo en la categoría de GIC es el GIC modificado con resina, que ha demostrado ser más eficaz que el GIC convencional y, por tanto, es utilizado por la mayoría de los dentistas.

Recientemente se ha modificado el GIC con la adición de CPP-ACP. Se ha demostrado que esto aumenta la resistencia a la flexión del GIC convencional. El GIC modificado con CPP-ACP también tiene una capacidad de remineralización superior, tanto para el cemento como para el esmalte dental, en comparación con el GICS normal.

Composites inteligentes

El composite es el material restaurador más utilizado para los dientes. Se asemeja al color real de los dientes y tiene una buena resistencia, por lo que es ideal tanto para los pacientes como para los profesionales dentales.

Con la adición de nanopartículas, ACP y otros materiales a los composites, podemos modificar aún más sus capacidades. Por definición, el composite inteligente es una sustancia restauradora de vidrio y nanorelleno que se activa con luz alcalina. Al liberar iones hidroxilo, calcio y flúor cuando los valores de pH intraorales caen por debajo de 5,5 PH ayuda a remineralizar la superficie del diente que se ha desmineralizado.

Los composites inteligentes pueden curarse en espesores de hasta 4 mm, lo que los hace ideales para su uso en dientes primarios y permanentes. Son especialmente adecuados para las lesiones de clase 1 y 2.

Los composites inteligentes suelen utilizar fosfato cálcico amorfo (HAP), que es uno de los fosfatos cálcicos más solubles. El HAP, o hidroxiapatita, es un mineral que compone el esmalte dental. Si los dientes se exponen con frecuencia a circunstancias de pH bajo (por alimentos o bebidas ácidas, azúcares, etc…) se producen caries.

La caries provoca un descenso del pH por debajo de 5,8, lo que da lugar a la formación de hidroxiapatita a partir de fosfato cálcico amorfo y a la precipitación, seguida de la recuperación de la hidroxiapatita perdida a causa del ácido. Cuando el pH de tu boca desciende por debajo de 5,8, los iones se mezclan para formar un gel rápidamente. En menos de dos minutos, los iones de calcio y fosfato se desarrollan, transformando el gel en cristales amorfos.

Esta propiedad de los composites dentales no sólo se comporta activamente para reducir la caries, sino que también protege la estructura del diente. Por eso se engloban dentro de los materiales inteligentes en el mundo de la odontología.

Cerámica inteligente

Antes, el único tipo de prótesis disponible era la de porcelana fusionada con metal. Sin embargo, hoy en día la gente busca opciones más estéticas que no contengan metales. Aquí es donde entra en juego la cerámica, ya que no es metálica y es biocompatible, lo que le permite fusionarse correctamente con tus dientes naturales. Las prótesis de cerámica se componen de feldespato, arcilla de caolín, cuarzo y diferentes óxidos.

Hay diferentes formas de hacer más fuertes las restauraciones de cerámica, como desarrollar una tensión de compresión residual, minimizar el número de ciclos de cocción y templarlas química o térmicamente. Las restauraciones cerámicas pueden ser metal-cerámicas o totalmente cerámicas. Las restauraciones metal-cerámicas utilizan técnicas de colada capilar como Captek y metales base nobles como el titanio.

Hay muchos tipos de restauraciones totalmente cerámicas, como las coronas revestidas de porcelana con núcleo feldespático o de aluminio, las coronas totalmente revestidas con núcleo reforzado de leucita, las cerámicas moldeables como Dicor (que contiene un 55% de cristales de fluoruro tetrasílico) y las cerámicas de vidrio prensado.

Las tres formas dependientes de la temperatura de la zirconia, la más reciente adición a la cerámica dental, se dan a temperatura ambiente y aproximadamente a 95 grados Celsius. La estructura cristalina a estas temperaturas es monoclínica. La circonia atraviesa una transición de fase a temperaturas superiores a 95 °C, en la que pasa de ser amorfa a tener una estructura cristalina tetragonal. La circonia se diferencia de la mayoría de las demás cerámicas porque tiene una microestructura policristalina en lugar de monocristalina.

Esto significa que los átomos de las cerámicas basadas en la zirconia están empaquetados en conjuntos regulares y repetitivos, como ocurre en los cristales. En cambio, en las cerámicas con base de vidrio, los átomos están dispuestos de forma irregular y no se repiten como en los cristales.

Las cerámicas con base de circonio son mucho más resistentes que las cerámicas con base de vidrio. Otros métodos modernos de restauración de cerámica integral no utilizan metal, como la tecnología de colada (que es simplemente cerámica infiltrada en vidrio), el diseño asistido por ordenador/fabricación asistida por ordenador (CAD/CAM) y el fresado de copias. La diferencia entre el CAD/CAM y el fresado de copias es que, con el CAD/CAM, la restauración es diseñada digitalmente por un técnico, mientras que con el fresado de copias, la restauración es realizada físicamente por un técnico utilizando una plantilla digital. Los tres sistemas CAD/CAM más populares son Cerec, Everest y Cercon.

Cercon se utilizó por primera vez hace 12 años como sistema CAM para crear estructuras de puentes y coronas en los laboratorios dentales. Sin embargo, las cerámicas Cercon han avanzado desde entonces hasta poder restaurar metales, pilares anteriores y posteriores totalmente cerámicos, así como preparaciones de dientes naturales.

La vitrocerámica con base de mica se utiliza actualmente en la restauración dental. Se trata de un tipo de vitrocerámica no porosa que puede mecanizarse sobre cristales de mica. Estas estructuras contienen flúor, lo que le confiere una ventaja sobre el esmalte en cuanto a la maquinabilidad y la abrasividad. Cuando se forma una grieta en la matriz de mica-vidrio, suele seguir una superficie irregular. Si las grietas se ramifican y se extienden por el material (se propagan), se impide la maquinabilidad al impedir la propagación de la grieta.

Limas inteligentes de níquel-titanio (NiTi)

Inteligente es un término que se asocia más con las aleaciones de NiTi o aleaciones con memoria de forma. Estos materiales se llamaron inteligentes por sus propiedades superelásticas y de memoria de forma, lo que significa que pueden cambiar de forma junto con los cambios de volumen y densidad.

La superelasticidad es la capacidad de volver a su forma reticular original después de ser deformado, sin ningún daño permanente. Esto significa que cuando un material de austenita se dobla o se estira, volverá a su sitio y seguirá conservando sus propiedades superelásticas originales. La otra propiedad de memoria de forma se refiere a la capacidad de la lima de NiTi de volver a su forma normal original sin deformarse. Esto significa que cuando la martensita desespinada se calienta, forma austenita; y tras el enfriamiento, forma martensita hermanada y vuelve a su forma original.

El nitinol presenta dos fases, que pueden ser martensítica/hija de baja temperatura o austenítica/parente de alta temperatura. La primera tiene una red cúbica centrada en el cuerpo, mientras que la segunda posee una red hexagonal. La aplicación de cambios de tensión o de temperatura puede cambiar entre estas fases.

Durante el tratamiento del conducto radicular, las limas de NiTi se someten a esfuerzos y pueden sufrir una transformación del estado austenítico al martensítico. La superelasticidad de los instrumentos rotatorios de NiTI permite acceder más fácilmente a los conductos radiculares de forma irregular durante la preparación biomecánica, con menos fuerza lateral aplicada y menos incidencias de aberraciones o transformaciones del conducto.

El nitinol pasa de un estado de fase cristalina austenítica a una estructura martensítica cuando se somete a una tensión constante a una temperatura determinada. Cuando se dobla, sólo se aplica una pequeña cantidad de fuerza antes de que vuelva a su forma original -la fase austenítica-, lo que se conoce como transformación termoelástica. Estas limas de NiTi facilitan y agilizan que el dentista consiga una forma consistente a través del canal, en lugar de hacerlo a mano. Además, esto disminuye el dolor postoperatorio de los pacientes.

Sistema de obturación Smart Seal

La obturación es el proceso de rellenar los espacios tridimensionales de los dientes, lo que puede evitar la reinfección y la infección periapical. Desgraciadamente, el fracaso del tratamiento del conducto radicular se debe a elementos como la impermeabilidad de la gutapercha y las fugas entre el sellador y la dentina.

Ante la ineficacia de la gutapercha, basada en varios estudios que mostraban altos índices de fugas, los investigadores buscaron un material con mejores propiedades de sellado, lo que llevó al desarrollo del sistema de sellado inteligente.El sistema de puntos C, más conocido como sistema de sellado inteligente, es una nueva tecnología de puntos y pasta que utiliza polímeros hidrofílicos. El sistema de sellado inteligente consta de dos partes: los puntos de sellado hidrofílicos y el adhesivo.

Las puntas de obturación, que vienen en varios tamaños y conicidades, están hechas de polimorfos. El material de obturación inteligente es hidrófilo, lo que significa que ayuda a absorber la humedad y a expandirse para rellenar los huecos según sea necesario; sin embargo, debe utilizarse un sellador junto con estas puntas de endodoncia para un sellado adecuado. SmartSeal™ se presenta en puntas de diferentes tamaños y conicidades.

Smartpaste Bio: sellador de resina

Smartpaste Bio es otro excelente ejemplo de sellador a base de resina. Contiene biocerámicas que, durante el proceso de fraguado, crean hidróxido de calcio e hidroxiapatita como subproductos. Esto hace que el material sea altamente biocompatible y antibacteriano.

Este producto tiene un tiempo de fraguado retardado de 4 a 10 horas. Como es hidrófilo, hidrata e hincha los puntales para que rellenen todos los huecos, un resultado mucho mejor que los métodos tradicionales que producen fuerzas laterales más débiles.Smartpaste Bio contiene biocerámicas que hacen que el sellador sea más fuerte y evitan que sea absorbido por el conducto radicular.

Material de impresión inteligente

Tomar con precisión una impresión de tu paciente es uno de los pasos más críticos en la planificación del tratamiento. En odontología, los poliéteres y polivinilsiloxanos (materiales de impresión hidrocoloides y elastoméricos) se utilizan habitualmente porque crean impresiones precisas.

SAunque todos los materiales de impresión actuales tienen algún tipo de deficiencia, la búsqueda de un material ideal está en marcha. La memoria de forma, que evitaría la distorsión, es una de las capacidades clave necesarias en un material de impresión. El material de impresión debe tener la propiedad tixotrópica, lo que significa que después de fraguar, el flujo del material se detiene. Esto hace que el material sea físicamente dinámico. Estos materiales también deben ser hidrófilos para realizar una impresión sin huecos.

Los materiales de impresión inteligentes, como el vinilsiloxano, se han desarrollado para manejar situaciones difíciles con facilidad. La combinación de poliéter y polivinilsiloxano confiere al material de impresión una propiedad hidrofílica que le permite controlar los niveles de humedad y recorrer fácilmente los estrechos surcos gingivales.

El otro material es un elastómero de fraguado rápido, que consiste en poliéter de fraguado rápido y polivinilsiloxano de fraguado rápido. Su finalidad es minimizar el tiempo de permanencia en la silla y mejorar la impresión en pacientes con reflejo nauseoso. Algunos ejemplos comerciales de este producto son Imprint 3 VPS, Impregim y Aquasil Ultra de Dentsply.

Conclusiones sobre Materiales inteligentes y su uso dentro de la odontología

Conseguir resultados clínicos positivos es crucial para las profesiones dentales, lo que ha inspirado a los equipos de investigación a explorar diversos materiales novedosos con la esperanza de encontrar la solución ideal.

Los materiales inteligentes han cambiado drásticamente la odontología para mejor, especialmente en la preparación de las caries. Aun así, los científicos siguen buscando un material activo que tenga una amplia gama de beneficios para satisfacer plenamente las necesidades de los pacientes. Con el uso de estos materiales, las consultas dentales pueden ser más eficientes y dar lugar a una odontología menos invasiva. Además, son fáciles y cómodos de usar para el dentista.

Al utilizar este material multifuncional mejorado, los pacientes recibirán una atención de mayor calidad. Es innegable que los «materiales inteligentes» en odontología tienen mucho potencial para el futuro.

Referencias