Cemento de ionómero de vidrio

5.4.1 Cementos de ionómero de vidrio

Los cementos de ionómero de vidrio (GIC) se utilizan ampliamente en el campo dental como cementos de fijación, cementos base y como materiales de relleno en restauraciones dentales de baja carga. Recientemente, los GIC también se han sugerido para aplicaciones en otros campos de la medicina debido a su biocompatibilidad y a su capacidad para adherirse directamente al hueso. Estas aplicaciones incluyen huesecillos de oído artificiales, placas de sustitución ósea para la reconstrucción craneofacial y cirugía ortopédica como cemento óseo (Gu et al., 2005).

Los GIC tienen la capacidad inherente de adherirse al esmalte y la dentina y pueden colocarse en las cavidades dentales con una preparación mínima y sin necesidad de un agente adhesivo. Como se ha mencionado anteriormente, son biocompatibles y no se ven tan afectados por la humedad como los materiales a base de resina. Además, el coeficiente de expansión térmica de los GIC se aproxima al de la estructura dental. A pesar de que son del color del diente, presentan una calidad estética inferior en comparación con las resinas compuestas más contemporáneas, pero su mayor inconveniente son sus propiedades mecánicas, su resistencia y su dureza. Los GIC convencionales se fijan mediante una reacción ácido-base entre un ácido poliacrílico y un polvo de vidrio de aluminosilicato. La química y la formulación del vidrio básico y del ácido poliacrílico afectan a la reacción de fraguado y a las propiedades de los GIC. Por ejemplo, un aumento del peso molecular del ácido poliacrílico da lugar a una mejora de las propiedades mecánicas, pero reduce las propiedades de manipulación (Wilson et al., 1989). Asimismo, cuando se utilizan partículas de vidrio producidas por fusión-desconexión, se consiguen mayores resistencias a la compresión y a la flexión biaxial, y se reducen los tiempos de fraguado y de trabajo, en comparación con los cementos que contienen partículas de vidrio procesadas por una ruta de sol-gel, incluso si las partículas de vidrio tienen la misma composición y difieren únicamente en la ruta de procesamiento (Wren et al., 2009). La adición de monómeros y polímeros hidrófilos, como el HEMA, al ácido poliacrílico y al ionómero de vidrio modificado con resina ha mejorado sus propiedades mecánicas y ha hecho su aparición comercial. Algunos son fotopolimerizables, pero esto se complementa con la reacción básica ácido-base mediante la adición de fotoiniciadores y suele ser necesario un paso adicional de adhesión de la dentina y el esmalte (Coutinho et al., 2009). Los GIC contienen flúor. El flúor disminuye la temperatura de fusión del vidrio, disminuye el índice de refracción del vidrio dando lugar a cementos ópticamente translúcidos y, sobre todo, tiene un papel inhibidor de la caries. El flúor se incorpora al vidrio de aluminosilicato (Griffin y Hill, 2000). Según Dhondt et al. (2001) y Xu y Burgess (2003), durante el fraguado se acumula un importante depósito de flúor en la matriz del cemento y los GIC presentan una liberación de flúor a largo plazo, aunque el cemento haya fraguado, y puede recargarse parcialmente a partir de los productos de flúor.

Aparte de la composición química del vidrio y del ácido poliacrílico, el área de contacto entre estos componentes también controla el fraguado y las propiedades mecánicas de los GIC. Mediante el uso de la nanotecnología, se han propuesto varias modificaciones del polvo de ionómero de vidrio, principalmente para mejorar las propiedades mecánicas del cemento. La sustitución del 10% o el 20% de las partículas microgranulares de vidrio del polvo por el mismo porcentaje de vidrio nanogranular, aunque las partículas nanogranulares se incorporen por molienda posterior de las partículas macrogranulares y tengan la misma composición, afecta a las propiedades físicas y mecánicas de los ionómeros de vidrio. Como las nanopartículas de vidrio muestran una mayor reactividad, el tiempo de fraguado del cemento se acorta y la resistencia a la compresión y el módulo de Young aumentan. Si las nanopartículas de vidrio contienen flúor, el tiempo de fraguado, la resistencia a la compresión y el módulo de Young aumentan aún más, pero la liberación de flúor disminuye. Además, estos cementos muestran una mayor disminución de su resistencia a la compresión por termociclaje en comparación con los cementos de partículas de vidrio microgranulares (De Caluwé et al., 2014).

Los investigadores también probaron el efecto de la adición de otras nanopartículas. La adición de nanopartículas de TiO2 al 3% y al 5% en peso mejoró la tenacidad a la fractura, la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión, pero se encontró una disminución de las propiedades mecánicas en los ionómeros de vidrio que contenían un 7% de TiO2. La microdureza de la superficie se vio comprometida por la adición de nanopartículas de TiO2 al 5% y al 7% en peso. El tiempo de fraguado, la fuerza de adhesión y la liberación de flúor no se vieron comprometidos. Además, la actividad antibacteriana fue mejor. Los autores suponen que las nanopartículas, debido a su pequeño tamaño, llenan los espacios vacíos entre las partículas grandes y actúan como sitios de unión adicionales para el polímero poliacrílico, reforzando así el material de ionómero de vidrio. Cuando el porcentaje de nanopartículas se incrementa en exceso, puede que no haya suficiente ácido poliacrílico para unirse con la mayor cantidad de nanopartículas de TiO2 de forma eficaz y, por tanto, se debilite la unión interfacial entre las partículas y la matriz de ionómero (Elsaka et al., 2011). Las partículas de nanobiocerámica en un porcentaje del 5% p/p pueden incorporarse al polvo de ionómero de vidrio comercial. Los cementos añadidos con nanohidroxiapatita y fluoroapatita mostraron una mayor resistencia a la compresión, a la tracción diametral, a la flexión biaxial y una mayor resistencia a la adhesión a la dentina después de 7 y 30 días de almacenamiento en agua destilada. La resistencia a la desmineralización es mejor, pero el tiempo de fraguado es mayor (Moshaverinia et al., 2008). La resistencia a la adhesión también es mejor si se añade un 10% de nanohidroxiapatita (Lee et al., 2010). También se examinó la adición de hidroxiapatita nanocristalina deficiente en calcio. Al aumentar el porcentaje de nanopartículas (5, 10 y 15 % en peso) se observó un aumento de la resistencia a la compresión, del porcentaje de liberación iónica, de la pérdida de peso y una disminución de la microdureza superficial. El cemento resultante muestra propiedades mejoradas para aplicaciones ortopédicas y de ortodoncia (Goenka et al., 2012). El biovidrio también se incorpora al GIC, pero hasta ahora se han utilizado micropartículas de biovidrio.

La nanotecnología tiene como objetivo la fabricación y el uso de nanopartículas sintéticas de circonio y sílice modificadas en su superficie. Es importante mencionar que las nanopartículas que se utilizan en las resinas compuestas son inherentemente incompatibles en solución acuosa y dan lugar a formulaciones visualmente opacas. Es necesario un tratamiento diferente de las nanopartículas con una mezcla de silanos que ayuden a mantener un óptimo equilibrio hidrofílico/hidrofóbico (Falsafi et al., 2014). La sustitución parcial de las partículas de vidrio de fluoroaluminosilicato por rellenos de vidrio modificados en superficie mejoró el pulido (Bala et al., 2012), la resistencia a la abrasión, la liberación de flúor y el comportamiento de recarga de los GIC de resina (Mitra et al., 2011). Por otra parte, otros investigadores sostienen que la liberación acumulada de fluoruro de los GIC modificados con resina nanorellenada fue menor en comparación con los GIC convencionales y modificados con resina, que fueron muy similares entre sí, y el nanoionómero presenta una liberación de fluoruro menor, pero constante (Upadhyay et al., 2013). El GIC de nanorresina, al igual que el cemento de vidrio convencional, interactúa con la dentina y el esmalte de forma muy superficial, sin evidencia de desmineralización y/o hibridación. El enclavamiento micromecánico es limitado y una interacción química desempeña el papel principal (Coutinho et al., 2009). La hidroxiapatita del diente interactúa con el ácido policarboxílico de metacrilato del cemento formando un enlace iónico (Falsafi et al., 2014). Desgraciadamente, la fuerza de unión del nanoionómero con la dentina y el esmalte, aunque efectiva, es menor en comparación con la unión GIC modificada con resina (Coutinho et al., 2009). Además, las propiedades mecánicas de los materiales nanoionómeros se degradan con el tiempo cuando se sumergen en soluciones (Moreau y Xu, 2010) y los nano rellenos no mejoraron la resistencia a la degradación de los nanoionómeros (de Paula et al., 2014).

Aunque los GICs poseen propiedades antimicrobianas en cierta medida (Herrera et al., 1999; Magalhães et al., 2012), también se incorporan nanopartículas antibacterianas para mejorar la acción antibacteriana. Se incorporaron nanopartículas antimicrobianas compuestas por hexametafosfato de clorhexidina en varios porcentajes en un GIC comercial. Gracias a las nanopartículas, la liberación de clorhexidina fue gradual y duró al menos 33 días. Este periodo es más largo que el de otras formas de clorhexidina, como el diacetato de clorhexidina, que se utilizaron en el pasado. La liberación de flúor no se vio afectada de forma significativa, pero la resistencia a la tracción diametral disminuyó, pero no de forma estadísticamente significativa. Por lo tanto, la sustitución del polvo de vidrio, hasta un 20% de nanopartículas de clorhexidina, es adecuada y beneficiosa para el uso clínico (Hook et al., 2014). La adición de nanopartículas de QA-PEI, incorporadas a una baja concentración (1% p/p), muestra un fuerte efecto antibacteriano que dura al menos 1 mes. El hecho de que no haya zona de inhibición en la prueba de difusión en agar, aunque la prueba de contacto directo muestra inhibición bacteriana, indica que las nanopartículas se estabilizan en la matriz del cemento y no hay lixiviación de las nanopartículas (Beyth et al., 2012). Vitrebond mostró una mayor actividad bactericida por la incorporación de nanopartículas de plata (Magalhães et al., 2012).