Materiales en Odontología

Definición y Objetivos de los Materiales Dentales

• Definición de Materiales Dentales: Es una rama de la ciencia odontológica que se encarga del estudio de las propiedades fundamentales de los materiales destinados al uso bucal. Este estudio se aborda desde perspectivas físico-químicas, mecánicas y biológicas, integrando además su correcta manipulación y aplicaciones clínicas.

• Alcance del Estudio: Comprende aquellos materiales que intervienen, directa o indirectamente, en la reconstrucción total o parcial del macizo dento-facial. Constituyen una parte esencial de la terapéutica restauradora en odontología.

• Características del Material Dental Ideal:

  • 1. Biocompatibilidad: No debe generar reacciones adversas en los tejidos vivos.

  • 2. Adherencia permanente: Debe unirse de forma duradera a la estructura dentaria o al hueso.

  • 3. Aspecto natural: Debe mimetizar la apariencia de la estructura dentaria y otros tejidos visibles.

  • 4. Propiedades mecánicas análogas: Debe poseer cualidades similares al esmalte, la dentina y otros tejidos dentales.

  • 5. Capacidad restauradora y regenerativa: Debe ser capaz de restaurar o regenerar tejidos dañados o ausentes.

Clasificación General de los Materiales Odontológicos

• Categorías por Función:

  • Materiales dentales de restauración (divididos en restauración directa e indirecta).

  • Materiales dentales auxiliares.

  • Materiales de restauración provisional.

  • Materiales protésicos.

• Categorías por Composición:

  • 1. Metales.

  • 2. Polímeros.

  • 3. Composites.

  • 4. Porcelanas (Cerámicos).

Materiales Metálicos y Aleaciones

• Definición de Metales: Sustancias químicas opacas y brillantes, caracterizadas por ser excelentes conductoras del calor y la electricidad. Cuando están pulidas, presentan una alta capacidad de reflexión de la luz.

• Definición de Aleación: Sustancia con propiedades metálicas compuesta por dos o más elementos químicos, de los cuales al menos uno debe ser un metal.

• Propiedades de Calidad y Cantidad:

  • Brillo.

  • Maleabilidad.

  • Ductilidad.

  • Conductividad eléctrica y térmica.

  • Gravedad específica.

  • Capacidad de producir sonido al ser golpeados.

• Tenacidad: Los metales presentan una alta tenacidad frente a la fractura, lo que les permite absorber energía e inhibir la propagación de fisuras ante el aumento de fuerzas de tracción.

• Elementos de Transición: Son fundamentales en la creación de aleaciones dentales. Los más comunes en prótesis y aparatos dentales incluyen: Cobalto, Cromo, Hierro, Níquel, Paladio, Plata y Titanio.

• Usos de Metales Puros en Odontología:

  • Aluminio ($Al$): Coronas provisionales.

  • Cobre ($Cu$): Bandas y electrodos de galvanizado.

  • Oro ($Au$): Láminas cohesivas.

  • Plomo ($Pb$): Lámina posterior en placas de rayos X.

  • Platino ($Pt$): Lámina matriz para elaboración de porcelana.

  • Plata ($Ag$): Puntas de endodoncia y electrodos de galvanizado.

  • Titanio ($Ti$): Puntas de endodoncia (debido a su facilidad para ser dobladas o moldeadas).

Materiales Cerámicos y Porcelanas

• Composición Fundamental: Las porcelanas dentales están formadas por cristales, cerámicas, vitrocerámicas o estructuras altamente cristalinas. Son estructuras inorgánicas no metálicas compuestas principalmente por oxígeno combinado con elementos metálicos o semimetálicos como: Aluminio, Calcio, Litio, Magnesio, Fósforo, Potasio, Silicio, Sodio, Titanio y Circonio.

• Propiedades Físicas:

  • Son más resistentes que los plásticos y menos duras que los metales.

  • Resistencia: Poseen una resistencia de buena a excelente frente a la fractura y flexión. El dióxido de zirconio es una de las porcelanas más fuertes, con una flexión similar al acero, aunque con menor resistencia a la fractura.

  • Naturaleza refractaria.

  • Alta dureza.

  • Fragilidad: Susceptibilidad a la fractura quebradiza bajo tensiones.

  • Inercia química: No liberan elementos dañinos.

  • Estética: Capacidad para imitar la apariencia de los dientes naturales.

  • Aislamiento: Baja conductividad térmica y eléctrica.

• Clasificación de las Porcelanas:

  • Por Uso: Para sector anterior, posterior, coronas, facetas, postes, núcleos, cerámica coloreada y glaseada.

  • Por Composición: Aluminio puro, zirconio puro, cristal de sílice, vitrocerámica de leucita o litio.

  • Por Método de Fabricación: Sinterizado, sinterizado parcial, infiltración de vidrio, CAD-CAM y fresado por duplicado.

  • Por Temperatura de Horneado:

    • Baja fusión: $870\text{ -- }1066\,^\circ C$.

    • Media fusión: $1093\text{ -- }1260\,^\circ C$.

    • Alta fusión: $1288\text{ -- }1371\,^\circ C$.

  • Por Microestructura: Vítrea, cristalina o vidrio con cristal.

  • Por Traslucidez: Opacas, traslúcidas y transparentes.

Cronología Histórica de los Materiales Dentales

• Antigüedad: Fenicios y Etruscos utilizaban alambres de oro para prótesis.

• 1723: Pierre Fouchard publica el "Tratado sobre Odontología".

• 1742: Chamant elabora dientes de porcelana.

• 1756: Pfaff introduce impresiones con cera.

• 1757: Boudet realiza obturaciones con hojas de oro cohesivo.

• 1819-1826: Bell (Inglaterra) y Taveau (Francia) mezclan limaduras de monedas de plata con mercurio para amalgamas.

• 1819-1827: Murphy utiliza el vidrio como material de obturación (precursor de incrustaciones de porcelana).

• 1846: Jackson emplea oro esponjoso.

• 1847: Asa Hill introduce la gutapercha.

• 1855: Robert Arthur sistematiza el uso de oro cohesivo en hojas.

• 1868: John Wesley Hyatt introduce el celuloide.

• 1878: Fletcher crea el cemento traslúcido (comienzo del silicato).

• 1879: Wood y Dudhy son precursores de los cementos de fosfato.

• 1892: Ames introduce el cemento de fosfato de cobre.

• 1894: Luckie emplea el óxido de zinc y eugenol.

• 1895-1896: G.V. Black y Josiah Flagg realizan estudios científicos sobre amalgamas.

• 1904: Ascher presenta el cemento de silicato.

• 1907: Taggart desarrolla el método de colado por cera perdida.

• 1909: Leo Bakeland crea la baquelita.

• 1925: Alphonse Poller introduce los hidrocoloides reversibles (agar-agar).

• 1930: William Wilding desarrolla los alginatos; aparecen las pastas cinquenólicas.

• 1936: Deppe y Schebel presentan resinas autopolimerizables.

• 1943: Salisbury introduce resinas de grano fino.

• 1955: Aparecen los polisiloxanos (siliconas).

• 1965: Bowen desarrolla las resinas compuestas.

• 1968-1969: Smith crea el cemento de policarboxilato.

• 1972: Wilson y Kent introducen el cemento de vidrio ionomérico (ASPA).

Propiedades Físicas y Químicas de los Materiales

• Abrasión: Depende de la dureza del material, fuerza de mordida, frecuencia de masticación, dieta, composición de líquidos orales, cambios de temperatura y aspereza superficial.

• Viscosidad: Resistencia de un líquido a fluir.

• Relajación Estructural: Tras una deformación permanente, se producen fuerzas internas que provocan cambios en la forma del sólido. Este proceso aumenta con el incremento de la temperatura.

• Fluencia (Creep): Deformación plástica de un material (como la amalgama de mercurio) sometido a carga estática constante a lo largo del tiempo.

• Flujo: Describe la reología (viscosidad, plasticidad, elasticidad) de materiales amorfos como las ceras.

• Corrosión: Proceso de deterioro de un metal al reaccionar con su medio. En la cavidad oral, la saliva y sus sales actúan como un electrolito débil favoreciendo la corrosión electroquímica.

  • Desteñido (Tarnish): Decoloración superficial o alteración del brillo debido a bacterias, medicamentos o alimentos.

  • Beneficio marginal: En amalgamas, una corrosión limitada sella los márgenes inhibiendo la entrada de bacterias.

Materiales de Yeso

• Composición: Mineral sulfato de calcio dihidratado ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$). El producto para uso dental es el sulfato de calcio hemihidratado ($CaSO_4 \cdot 1/2 H_2O$).

• Reacción de Fraguado: Teoría de la disolución-precipitación. El yeso se disuelve y se recristaliza instantáneamente, entrelazando cristales para formar el sólido.

• Proporción Agua/Polvo ($A/P$):

  • Yeso Tipo II: $0.45\text{ a }0.50$.

  • Piedra Tipo III: $0.28\text{ a }0.30$.

  • Piedra Tipo IV: $0.22\text{ a }0.24$.

  • Regla: A menor proporción $A/P$, mayor tiempo de fraguado, producto más débil y menor expansión.

• Tiempos de Proceso:

  • Mezclado (TM): Manual ($1\,min$), mecánico ($20\text{ -- }30\,seg$).

  • Trabajo (TT): Consistencia manejable; $3\,min$ es lo adecuado.

  • Fraguado (TF): Tiempo total hasta el endurecimiento.

  • Pérdida de brillo (PB): Ocurre aproximadamente a los $9\,min$, indicando el inicio de la reacción.

• Clasificación:

  • Tipo II: Yeso para modelos, relativamente débil.

  • Tipo III: Yeso piedra para prótesis completas sobre mucosas.

  • Tipo IV: Yeso piedra de alta resistencia para troqueles (dureza Rockwell aprox. $92$).

  • Tipo V: Alta resistencia y alta expansión; para coronas metálicas.

  • Sintético: Subproducto de la producción de ácido fosfórico.

Materiales de Impresión y Elastómeros

• Hidrocoloides:

  • Irreversibles (Alginato): Basados en algas marinas. Para impresiones primarias. Vaciado recomendado en los primeros $10\text{ -- }12\,min$.

  • Reversibles (Agar-Agar): Cambian de sol a gel y viceversa por temperatura.

  • Sineresis: El gel pierde agua y se contrae.

  • Imbibición: El gel absorbe agua y se expande.

• Elastómeros:

  • Polisulfuro (Mercaptanos): Excelente reproducción de detalles, bajo costo, pero olor fuerte y requiere cubeta individual. El tiempo de vulcanizado es de $5\text{ -- }10\,min$.

  • Silicona por Condensación: Polidimetilsiloxano. Produce alcohol etílico como subproducto, lo que causa contracción. Vida útil corta ($1\,año$).

  • Silicona por Adición (Polivinilsiloxano): Más estables y exactos. No forman subproductos. Pueden desprender burbujas de hidrógeno si se vacían antes de $3\,h$.

  • Poliéter: Muy rígido, estable durante $15\,h$. No requiere cubeta individual pero es difícil de remover por su rigidez.

Resinas Compuestas y Acrílicos

• Acrílicos: Derivados del etileno (metacrilato de metilo). Se polimerizan por adición.

  • Fases de polimerización: 1. Arenosa, 2. Filamentosa, 3. Adherente o pegajosa, 4. Elástica, 5. Plástica (final).

• Resinas Compuestas (Composites):

  • Matriz: Resina plástica.

  • Relleno: Fibras o partículas de refuerzo.

  • Agente de conexión: Silano (favorece la unión matriz-relleno).

  • Polimerización: Autopolimerización (química) o Fotopolimerización.

• Lámparas de Fotopolimerización:

  • LED: $440\text{ -- }480\,nm$ (fría, silenciosa).

  • QTH (Cuarzo-Tungsteno-Halógena): $400\text{ -- }500\,nm$.

  • Pascua de Xenón: Plasma, $400\text{ -- }500\,nm$.

  • Láser de Argón: Mayor intensidad.

Cementos Dentales

• Fosfato de Zinc: El más antiguo. Polvo (Óxido de Zinc $90\%$, Óxido de Magnesio $10\%$) y líquido (Ácido fosfórico, agua). Trabajo: $5\,min$. Fraguado: $2.5\text{ -- }8\,min$.

• Policarboxilato de Zinc: Primer cemento con adhesión química a la estructura dentaria. Líquido: Ácido poliacrílico.

• Vidrio Ionomérico (CIV): Reacción entre vidrio de silicato y ácido poliacrílico. Libera flúor.

  • Híbridos: Modificados con resina para fotopolimerización.

  • Compómero: Resina modificada con poliácidos; liberación de flúor limitada.

• Óxido de Zinc y Eugenol (ZOE): pH cercano a $7$ (menos irritante).

  • Tipo I: Cementado temporal.

  • Tipo II: Cementado definitivo.

  • Tipo III: Restauraciones temporales (semanas).

  • Tipo IV: Restauraciones intermedias (hasta $1\,año$).

Materiales de Endodoncia

• Materiales de Núcleo: Puntas de gutapercha (polímero viscoelástico de un árbol de Malasia) y plata metálica (en desuso).

• Selladores:

  • Basados en ZOE: Enlace químico con gutapercha.

  • Resinas sintéticas: Diaket (tóxico/irritante) y AH26 (resina epoxi-alérgeno).

  • Cloropercha: Gutapercha disuelta en cloroformo; se contrae al evaporarse el solvente.

• Sustancias Terapéuticas: Pastas con formaldehído o iodoformo son inaceptables, altamente tóxicas e históricas irritantes que pueden causar necrosis y secuestros óseos.

• Obturación Retrógrada: El material de elección es la amalgama de plata. Si la cavidad no se puede secar, se usa aleación sin zinc.

Propiedades Mecánicas

• Tensión: Fuerza por unidad de área.

  • Tracción: Carga que estira un cuerpo.

  • Cizallamiento: Resistencia al desplazamiento de una parte sobre otra.

  • Compresión: Carga que acorta un cuerpo.

• Deformación: Elástica (temporal) o Plástica (permanente).

• Ductilidad: Capacidad de soportar deformación permanente bajo tracción (hacer alambres).

• Maleabilidad: Soporta deformación por compresión sin romperse (láminas). Orden de maleabilidad: 1. Oro, 2. Plata, 3. Platino.