2022, Número 1
Análisis LIBS de la limpieza realizada por un láser Nd:Yag sobre instrumentos de níquel titanio usados
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RESUMEN
Introducción: los instrumentos endodóncicos usados retienen debris dentinario, lo que representa un riesgo biológico que afecta su esterilización. Objetivo: evaluar con la técnica de espectroscopia de plasmas inducida por láser (LIBS) la limpieza de instrumentos endodóncicos de NiTi tratados con láser Nd:Yag. Material y métodos: se evaluaron instrumentos ProTaper Next X2 (Dentsply Maillefer®, Ballaigues, Switzerland) y WaveOne Gold Primary (Dentsply Maillefer®, Ballaigues, Switzerland) bajo microscopio estereoscópico (20X) en dos etapas: 1) instrumentos usados, 2) instrumentos limpiados con ultrasonido o con láser Nd:Yag. En ambas etapas se registró la presencia y extensión de debris dentinario teñido con solución Van Gieson. Posteriormente, se analizó con técnica LIBS los elementos contenidos en el debris dentinario en instrumentos NiTi usados y tratados con diferentes métodos de limpieza. Resultados: la técnica láser Nd:Yag presentó mayor capacidad de limpieza (p < 0.0001). El análisis LIBS no mostró espectros de elementos contenidos en el debris biológico en los instrumentos tratados con ambos métodos. Conclusiones: el láser Nd:Yag es un método eficaz para la limpieza de instrumentos NiTi que elimina de su superficie los elementos contenidos en el debris dentinario.INTRODUCCIóN
La limpieza del sistema de conductos radiculares constituye una de las etapas cruciales para la conformación y obturación endodóncica.1 Diferentes tipos de instrumentos rotatorios de níquel titanio (NiTi) se utilizan para cumplir este propósito operatorio.2-4 Durante la instrumentación del sistema de conductos radiculares, una gran cantidad de debris dentinario se retiene y adhiere a la superficie activa de estos instrumentos;5,6 éste contiene una elevada cantidad de microorganismos y residuos de tejido pulpar vital o necrótico.5 El debris dentinario es un material biológico que puede ser transportado a otros pacientes si los instrumentos no son correctamente esterilizados.7-9 A menudo los instrumentos de NiTi utilizados para la preparación biomecánica de los conductos radiculares son reutilizados en otros pacientes. Por lo anterior, la remoción del debris dentinario retenido en la parte activa de instrumentos NiTi representa un desafío significativo al momento de la limpieza, desinfección y esterilización de estos instrumentos. Al respecto, Popovic J y colaboradores5 reportaron la presencia de 96% de debris biológico residual en instrumentos endodónticos usados y sometidos a diferentes protocolos de limpieza.
Los métodos limpieza de instrumentos endodónticos son variados e incluyen principalmente procedimientos como la prehumidificación en solución enzimática, limpieza de la parte activa de los instrumentos con esponja, instrumentos sometidos a la limpieza por medio de cubetas ultrasónicas10-12 y reactores sonoquímicos que intensifican el efecto de cavitación en cubetas ultrasónicas.9 Sin embargo, estos métodos de limpieza de instrumentos no son capaces de eliminar las proteínas prión que, teóricamente, son capaces de transmitir enfermedades de tipo encefalopatías espongiformes, ya que estas proteínas son resistentes a las altas temperaturas generadas durante los procedimientos de esterilización.13,14 Recientemente, el láser Nd:Yag fue propuesto como un método para eliminar el debris dentinario causado por la instrumentación de conductos radiculares.15 También se ha reportado que este láser Nd:Yag es capaz de remover cálculo dental.16 Por su parte, el láser Er:Yag también se ha probado como una técnica útil para eliminar el debris dentinario de conductos radiculares instrumentados.17
Basado en estos estudios, es posible conseguir la limpieza de instrumentos de NiTi mediante la aplicación láser Nd:Yag para eliminar el debris dentinario adherido a la superficie activa de estos instrumentos. La presencia del debris biológico sobre los instrumentos endodónticos puede registrarse utilizando la espectroscopia de plasma inducido por láser (Laser Induced Breakdown Spectroscopy [LIBS, por sus siglas en inglés]). Ésta es una técnica capaz de determinar los elementos constituyentes de una muestra de una forma rápida, no invasiva y en tiempo real que presenta algunas aplicaciones en el área odontológica.18,19 Por lo tanto, el objetivo del estudio fue evaluar con técnica LIBS la limpieza de la superficie de instrumentos endodónticos de NiTi tratados con láser Nd:Yag.
MATERIAL Y MéTODOS
Se utilizaron instrumentos rotatorios nuevos ProTaper Next X2 (Dentsply Maillefer®, Ballaigues, Switzerland) y WaveOne Gold Primary (Dentsply Maillefer®, Ballaigues, Switzerland) para la preparación biomecánica in vivo de seis raíces mesiales de primeros molares inferiores con pulpitis irreversible. Los instrumentos se evaluaron bajo microscopio estereoscópico en dos etapas: etapa 1) usados en condiciones clínicas y 2) sometidos a limpieza con ultrasonido o con láser Nd:Yag. Los instrumentos sucios fueron sumergidos durante tres minutos en una solución Van Gieson (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) para teñir el colágeno contenido en el debris (color rojo y naranja). Teñidos los instrumentos, fueron asignados aleatoriamente a diferentes métodos de limpieza: Grupo A: Tres instrumentos ProTaper Next X2 que recibieron limpieza con ultrasonido. Grupo B: Seis instrumentos ProTaper Next X2 que recibieron limpieza con láser Nd:Yag. Grupo C: Tres instrumentos WaveOne Gold Primary que recibieron limpieza con ultrasonido. Grupo D: Seis instrumentos WaveOne Gold Primary que recibieron limpieza con láser Nd:Yag. Las cuatro caras de cada instrumento se observaron bajo microscopia estereoscópica (Leica EZ4D, Singapore) a 20X en secciones de 5 mm por cara.
En cada instrumento se obtuvo el registro de debris dentinario basal utilizando el método establecido por Linsuwanont y colaboradores20 La categoría para clasificar el debris dentinario fue: SD (debris teñido) partículas pigmentadas de rojo o naranja en la superficie del instrumento, F (película orgánica) una delgada capa no estructurada en parte de la superficie del instrumento y en general teñido de rojo, UD (debris no teñido) partículas finas que no presentan una tinción roja o naranja y C (superficie limpia). La evaluación de la extensión de debris teñido se registró como: 0 (ninguna), 1 (sólo película), 2 (ligero) partículas dispersadas ampliamente sobre la estría del instrumento, 3 (moderada) numerosas partículas con áreas de cobertura continua en la superficie, 4 (severo) áreas de los instrumentos donde las estrías están cubiertas por debris en su total profundidad. Dos especialistas en endodoncia previamente calibrados en la evaluación de los registros de debris dentinario realizaron las mediciones (Kappa = 0.86, buena fuerza de concordancia). Obtenidos los registros basales, los instrumentos recibieron inmediatamente los protocolos de limpieza señalados anteriormente.
Limpieza con ultrasonido. Los instrumentos sucios fueron insertados 10 veces de forma repetida en una esponja embebida en clorhexidina al 0.12%. Posteriormente, se colocaron en un contenedor con solución enzimática (Zymex-Sultan Healthcare) durante 30 min y se llevaron a una cubeta ultrasónica (Biosonic, Coltene UC50D) durante 15 min enjuagándolos finalmente bajo chorro de agua y dejándolos secar a temperatura ambiente.
Limpieza con láser Nd:Yag. Los instrumentos de NiTi se fijaron en los sujetadores de muestra en posición vertical realizando manualmente 40 disparos con láser Nd:YAG (Bralax La?ser Labs, S de RL) 250 mJ, 3Hz, a una distancia de 6 cm a lo largo de la parte activa en cada cara del instrumento durante 2 min.
Finalizados los protocolos de limpieza, los instrumentos fueron sometidos nuevamente al registro microscópico de debris dentinario de la misma forma que la obtenida en la medición de los instrumentos sucios.
Análisis LIBS. Mediante técnica LIBS, en una muestra de debris se identificaron en diferente longitud de onda bajo las líneas espectrales obtenidas los elementos calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), flúor (F) y fósforo (P). La técnica LIBS identificó los elementos contenidos en la superficie de instrumentos nuevos (control), usados y tratados con ultrasonido o láser Nd:Yag. Como fuente de excitación se utilizó un láser de Nd:YAG equipado con un Q:Switch pasivo de Cr:YAG. El láser emite en la longitud de onda de 1,064 nm disparos láser, cada uno de los cuales contiene trenes de hasta cuatro pulsos con energía máxima de 80 mJ. La luz láser se enfocó sobre la muestra con una lente a una distancia de 10 cm, el láser provocó la formación de un plasma introducido en una fibra óptica de 200 μm de diámetro, conduciendo la radiación a un espectrómetro OceanOptics (modelo HR2000), con rango espectral de 200 a 1,100 nm, resolución espectral de 1.5 nm y tiempo de integración de 3.8 ms. Para la detección y captura de espectros se utilizó el software Spectra Suite. Los elementos de interés fueron identificados visualmente a través de la obtención de un espectro normalizado. Se utilizó la aplicación Merge Graph para analizar individualmente regiones específicas de la caracterización espectral tanto de debris biológico como de instrumentos NiTi. Para el análisis de los elementos identificados se tomó como referencia la base de datos publicada por el National Institute of Standards and Technology (NIST).21
Se utilizó la prueba U Mann Whitney Wilcoxon en la comparación del debris teñido y extensión de debris entre ambos métodos de limpieza. Se manejó un valor alfa de 0.05 en el programa IBM SPSS Statistics® 23.0.
RESULTADOS
Los instrumentos usados bajo condiciones clínicas presentaron debris dentinario teñido en más de 90% de su parte activa (Tabla 1). En ambas marcas de instrumentos se observó mayor cantidad de debris teñido en el grupo láser Nd:Yag. (p < 0.05) (Figura 1). Los resultados de la limpieza conseguida por los métodos se muestran en la Tabla 2 y la extensión de debris en la Tabla 3. Bajo observación microscópica, la técnica láser Nd:Yag eliminó totalmente el debris dentinario de la superficie en ambas marcas de instrumentos (p < 0.0001). La limpieza con ultrasonido dejó mayor porcentaje de película orgánica en ambos tipos de instrumentos (p < 0.05). La extensión de debris en los instrumentos usados WaveOne Gold Primary asignados a ambas técnicas de limpieza no mostró diferencias significativas (p = 0.58) (Tabla 4). Los instrumentos Protaper Next X2 tratados con ultrasonido presentaron menor extensión de debris (p < 0.001), mientras que los tratados con láser no mostraron presencia de película orgánica. La técnica de limpieza láser Nd:Yag evidenció mayor capacidad de limpieza de los instrumentos NiTi (p < 0.0001).
Se observaron espectros similares en instrumentos de NiTi nuevos y tratados con ultrasonido y láser Nd-YAG. En ninguno de los espectros analizados se encontraron elementos Ca, Mg y Na característicos de la presencia de debris dentinario en la superficie de instrumentos ProTaper Next X2 y WaveOne Gold Primary nuevos y limpiados con ultrasonido o láser Nd:Yag (Figuras 2 y 3).
DISCUSIóN
En la práctica endodóncica los instrumentos endodóncicos son generalmente reutilizados, siendo de suma importancia su limpieza completa previo a la esterilización. Smith y colaboradores22 reportaron que los métodos de desinfección de instrumentos endodóncicos contaminados bajo condiciones clínicas no consiguen remover totalmente el material biológico adherido a estos instrumentos. Nuestros resultados indican que los instrumentos de NiTi usados retienen debris dentinario con posible riesgo biológico de acuerdo a la tinción mostrada por la solución Van Gieson.20 Los instrumentos endodóncicos que contienen debris biológico contaminado pueden actuar como vehículo para la transmisión de diversas enfermedades como la adquirida a través de la proteína prión Creutzfeldt-Jakob, un tipo de encefalopatía espongiforme que no tiene tratamiento y que puede llegar a ser mortal.23,24
El presente estudio reveló que la radiación láser con Nd:Yag es capaz de eliminar el debris biológico de las superficies de instrumentos rotatorios de Ni-Ti usados bajo condiciones clínicas. Encontramos que el láser Nd:Yag eliminó en su totalidad el debris adherido a la superficie de los instrumentos endodóncicos con una eficacia semejante a la reportada del láser Nd:Yag en la remoción de cálculo dental.16 La forma en que se consigue la eliminación del debris de la superficie de instrumentos endodóncicos se da de manera semejante a la observada en la eliminación de cálculo dental. Al incidir el láser una superficie, se establece un proceso de degradación térmica en esta superficie, donde la densidad de energía aplicada a la muestra, en este caso la superficie de un instrumento de NiTi, eleva la temperatura de esta superficie causando una microexplosión y vaporización que desprende el material adherido al instrumento. El láser tiene efectos particulares en una muestra irradiada y depende en gran medida de la absorción de la muestra a la longitud de onda irradiada. Si la absorción de luz láser por el tejido orgánico es muy fuerte, la energía se deposita cerca de la superficie y la vaporización se confina a una capa superficial del instrumento.
Encontramos que el uso de la técnica LIBS como método de comprobación de la limpieza de debris dentinario es una técnica que permite analizar la composición elemental mediante la ablación láser de capas de material.19,25 Se observó que los instrumentos WaveOne Gold Primary perdieron el color dorado característico de este sistema, se cree que esto puede deberse a cambios térmicos sufridos por la aleación debido al calor generado en la superficie y al proceso de la ablación. En la evaluación microscópica observamos que el ultrasonido no consiguió una limpieza completa de los instrumentos. Popovic y colaboradores5 reportaron que la limpieza manual, el uso de un detergente y las ondas por ultrasonido son factores que favorecen la limpieza de instrumentos endodóncicos, si bien estos autores no describieron una limpieza completa de los instrumentos tratados con ultrasonido, nuestros resultados son coincidentes en que el uso del ultrasonido no remueve totalmente el material orgánico bajo inspección microscópica. Sin embargo, en nuestro estudio, la técnica LIBS no fue capaz de detectar elementos contenidos en el debris de instrumentos tratados con ultrasonido. Esta situación se puede explicar, ya que la obtención de muestras para análisis por técnica LIBS es microscópica, produce un plasma a partir de generar un cráter (50 μm aproximadamente) sobre la superficie examinada que puede no ser representativo de la condición que se presenta en toda la muestra. Linsuwanont y colaboradores20 concluyeron que la total remoción de debris orgánico de instrumentos endodóncicos es posible usando la combinación de procedimientos físicos y químicos, pero es necesario un cuidado meticuloso en su eliminación. Nuestros resultados confirman la necesidad de aplicar con detalle el proceso de limpieza de los instrumentos endodóncicos a fin de propiciar las condiciones correctas para que el proceso de esterilización sea efectivo.
CONCLUSIONES
Los instrumentos endodóncicos de NiTi usados en condiciones clínicas retienen una cantidad significativa de debris biológico que pueden representar un riesgo biológico y afectar una efectiva esterilización. El láser Nd:Yag (250 mJ, 3Hz, a 6 cm de la muestra) es una técnica que elimina el debris biológico y los elementos contenidos en el debris de la superficie de instrumentos endodóncicos usados, siendo una posible alternativa al uso de la limpieza con ultrasonido. La técnica LIBS es un método útil para detectar elementos constituyentes del debris dentinario y de instrumentos de NiTi.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Montero-Miralles P, Estévez-Luaña R, DeGregorio-González C, Valencia-dePablo O, Jaramillo DE, Cisneros-Cabello R. Effectiveness of Nd:YAG Laser on the elimination of debris and Smear Layer. A comparative study with two different irrigation solution: EDTA and QMix® in addition to NaOCl. J Clin Exp Dent. 2018; 10 (1): 70-74. doi: 10.4317/jced.54395.
AFILIACIONES
1 Egresada del Posgrado en Endodoncia. Facultad de Odontología de la Universidad Autónoma de Tamaulipas.
2 Profesor de tiempo completo. Facultad de Odontología de la Universidad Autónoma de Tamaulipas.
CORRESPONDENCIA
Rogelio Oliver Parra. E-mail: roliver@docentes.uat.edu.mxRecibido: Junio 2020. Aceptado: Abril 2021.