2022, Número 1
Fuerza microtensil y aspecto superficial de una resina nanocerámica CAD/CAM tratada con diferentes métodos de grabado
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RESUMEN
Introducción: los materiales cerámicos infiltrados con polímero CAD/CAM necesitan tratamientos micromecánicos y químicos que modifiquen su superficie y favorezcan la adhesión a dentina de restauraciones indirectas. Objetivo: evaluar in vitro la fuerza microtensil que causa la combinación del tratamiento superficial de microarenado (MA), más ácido fluorhídrico (HF 10%), al aplicar un adhesivo universal (AU) sobre especímenes de Lava™ Ultimate (LVU). Material y métodos: se utilizó una nanocerámica de resina LVU (3M ESPE, St. Paul, MN, USA). Las muestras se dividieron en cuatro grupos. Grupo 1: control (sin tratamiento). Grupo 2: MA con Al2O3 de 50 μm (Zeta Sand Zhermarck Dental SpA, Italia) + AU (All-Bond Universal® Bisco Inc. Schaumburg, IL). Grupo 3: grabado con AF al 10% Angelus® (Solucoes Odontologicas, Londrina, Brazil) + AU. Grupo 4: MA +AF + AU. Los especímenes se cementaron con resina dual Duo-Link™ (Bisco Inc. Schaumburg, IL) en dentina media de terceros molares extraídos. Después de 24 horas se realizó la prueba de microtracción. El modo de fallo de las muestras se registró bajo estereomicroscopio a 20X. La rugosidad y aspecto superficial se evaluaron con microscopio electrónico de barrido (MEB) y microscopio de fuerza atómica (MFA). Resultados: el tratamiento de superficie de LVU con MA + AF + AU mostró diferencias significativas en la resistencia microtraccional (p < 0.011). El modo de fallo predominante en los grupos fue adhesivo. Se identificó una correlación significativa, al observar que a mayor rugosidad de la superficie tratada, había mayor resistencia microtraccional (r = 0.88) Conclusiones: la resina nanocerámica LVU grabada con MA y con AF crea una rugosidad superficial que combinada con un AU incrementa la resistencia de fuerza adhesiva en dentina.INTRODUCCIóN
El diseño y manufactura de restauraciones dentales asistido por computadora (CAD/CAM) es una tecnología que con el tiempo ha ido diversificando las aplicaciones clínicas de la prostodoncia.1 Esta tecnología proporciona una elevada calidad y reproducibilidad de diferentes bloques de materiales CAD/CAM cerámicos, vítreo cerámicos o resinosos.2,3 Los materiales cerámicos tradicionales son biocompatibles, estéticos, poseen buena resistencia al desgaste y ofrecen estabilidad del color. En los últimos años, han surgido materiales con diferente composición que son fresados bajo el método CAD/CAM. El objetivo que persiguen estos materiales es obtener propiedades semejantes a las que poseen los materiales cerámicos.4 Algunas de sus ventajas son: excelente adaptación marginal, módulo de elasticidad semejante a la dentina y desgaste similar al que presenta el esmalte.5 Actualmente, los bloques para fresar que más destacan son Vita Enamic® (Vita Zahnfabrik, Bad Sackingen, Germany), esta cerámica híbrida está compuesta por una matriz de cerámica dominante (86% del peso) reforzada por una matriz polimérica.6 Asimismo, también se encuentran los materiales de resina con un relleno de nanopartículas de cerámicas uniformemente dispersas (80-90% del peso) como Lava Ultimate Restorative (LVU; 3M ESPE) y Cerasmart (GC Dental Products).7-9 La adhesión de estos materiales al sustrato dentario en restauraciones indirectas es determinante para el éxito a largo plazo. Por esta razón, el tratamiento de la superficie de estos materiales juega un papel significativo en la adhesión.10
Durante los últimos años, se ha buscado una superficie microretentiva del material que favorezca una buena fuerza de adhesión. A la fecha, los métodos más utilizados para el tratamiento de superficie son el microarenado (MA) con partículas de óxido de aluminio (Al2O3),3,10-12 grabado con ácido fluorhídrico (HF)9,10,13,14 y método triboquímico (microarenado con partículas recubiertas de sílice), el cual favorece un enlace químico con el silano previo a la cementación.14,15 De estos tratamientos, el MA con partículas de Al2O3 de 50 μm elimina los contaminantes retenidos en la superficie del material a adherir, al aumentar la rugosidad superficial y la retención micromecánica del adhesivo.13,16 Por su parte, el HF remueve químicamente la fase vítrea del material de la superficie tratada, al dejarla irregular y microretentiva.9,17 Se ha reportado que el grabado de bloques de cerámicas de disilicato de litio con HF al 10% por 60 segundos alcanza valores entre 31 a 39 Mpa.18,19 La prueba de fuerza de unión microtensil (μTBS, por sus siglas en inglés), ha sido probada con éxito para evaluar la fuerza adhesiva en diferentes estudios.16,20-23 Esta prueba tiene la ventaja de que las cargas de tensión generan principalmente un modo de falla de tipo adhesiva, lo que favorece la identificación de la exactitud de la fuerza de adhesión de los materiales.24 Es posible que la aplicación conjunta de dos diferentes métodos de tratamiento de superficie generen una superficie irregular en resinas nanocerámicas que promuevan una elevada fuerza de adhesión a dentina. Por lo tanto, debido a que no se ha investigado el efecto conjunto del grabado con MA y el HF como tratamientos superficiales de resinas nanocerámicas, el objetivo del estudio fue evaluar in vitro la fuerza microtensil que causa la combinación del tratamiento superficial de MA (Al2O3 de 50 μm) más HF (10%), aplicando un AU sobre especímenes de resina nanocerámica LVU (3M ESPE, St. Paul, MN, USA).
MATERIAL Y MéTODOS
Se llevó a cabo un estudio experimental conformado por una muestra de cuatro terceros molares inferiores con corona integra, extraídos por indicaciones ortodónticas. Una vez limpias, éstas se almacenaron en recipientes que contenían agua desionizada para luego obtener muestras de dentina.
Obtención de muestras de dentinaLas molares se sembraron en resina acrílica autopolimerizable (Nic-Tone® MDC Dental, Jalisco, México), se seccionaron transversalmente a la mitad de la corona clínica con un disco en un motor de baja velocidad (Ray Foster, Dental Equipment Huntington Beach, CA), lo que expuso la dentina media coronal. Las superficies cortadas se abrasionaron con una hoja de carburo de silicio de grano 600, hasta obtener una superficie uniforme y lisa.
Obtención de especímenes de LVUA partir de bloques de nanocerámica de resina LVU se fabricaron cuatro especímenes con dimensiones de 10 × 10 × 4 mm, usando un disco de diamante de 0.8 mm en una recortadora a baja velocidad (Buelher, IsoMet 5000). Las muestras se alisaron en la superficie a adherir, utilizando papel de carburo de silicio (SiC) grano 600 (Fandelli®, Tlalnepantla, Edo. de México), bajo refrigeración con agua potable durante un minuto. Las muestras lijadas se limpiaron durante cinco minutos dentro de una cubeta ultrasónica (BioSonic UC50D Coltene/Whaledent OH, USA) y después fueron almacenadas en agua destilada a 37 oC, durante 24 horas, en una cámara ambientadora (Shel-lab Mod. 1510E, Sheldon Manufacturing, OR, USA). Posteriormente, las muestras de LVU se asignaron aleatoriamente a cuatro grupos:
Grupo 1: control/sin tratamiento superficial. Únicamente se realizó limpieza con ultrasonido de los especímenes de LVU.
Grupo 2: las muestras de LVU fueron tratadas mediante MA con partículas de Al2O3 de 50 μm (Zeta Sand®/Zhermack), por medio de un microarenador (Essence Dental, Araraquara, Brasil), durante 10 segundos bajo una presión de 3 bares a una distancia de 10 mm entre la boquilla y la superficie de la muestra. Por último, se aplicó una capa de AU (All-Bond Universal® Bisco) con ayuda de un microaplicador (Bisco Inc. Schaumburg, IL), se dejó secar durante un minuto y se fotopolimerizó por 20 segundos.
Grupo 3: grabado de especímenes LVU con HF al 10% Angelus® por 60 segundos; lavado y enjuagado durante 60 segundos, seguido de la aplicación de una capa de AU con un microaplicador, secado durante un minuto y fotopolimerizado por 20 segundos.
Grupo 4: las muestras de este grupo se trataron primero con MA como en el grupo 2 y después con HF como en el grupo 3. Finalizado el tratamiento superficial se aplicó una capa de AU.
Un espécimen de cada grupo fue tomado de manera aleatoria para la evaluación del aspecto superficial, bajo microscopio electrónico de barrido (JEOL JSM 7800F) y microscopio de fuerza atómica (NT-MDT Spectrum Instruments), que también determinó la rugosidad de la superficie de las muestras tratadas.
Adhesión de LVU a dentinaPara el proceso de adhesión las muestras seccionadas se lavaron con agua desionizada por 20 segundos, seguido de un grabado con ácido fosfórico al 35%, Select HV® Etch (Bisco, Schaumburg, IL, USA), durante 15 segundos, lavado y secado de la muestra y aplicación de una capa de AU sobre la dentina expuesta con un microaplicador de grosor regular (2.0 mm). El AU se dejó secar durante un minuto y se fotopolimerizó durante 20 segundos a una distancia aproximada de 2 mm. Para la adhesión de los especímenes de LVU a las muestras de dentina se utilizó resina dual Duolink®. Con una cánula de plástico; se colocó un solo incremento en la parte central de la muestra de dentina y después se colocó el espécimen LVU al retirar el excedente de cemento. Enseguida se puso una pesa metálica sobre la resina nanocerámica LVU, que mantuvo una carga axial constante de 1 kg en toda la superficie y fotopolimerizó el cemento de manera multidireccional por 20 segundos con una lámpara Coltolux Led Curing Light® (Coltene/Whaledent Inc, Cuayhoga Falls, OH, USA), a una potencia de 650 mW/cm2, corroborada por un radiómetro Coltolux Ligtht Meter (Coltene®).
Cementadas las muestras, se almacenaron en agua destilada a temperatura ambiente por 24 horas. Posteriormente, con un vernier digital (Mitutoyo) cada espécimen fue marcado y después seccionado verticalmente cada milímetro con un disco de diamante de 0.8 mm de grosor que fue fijado a una máquina recortadora de muestras (Buelher, IsoMet 5000®). Los cortes se realizaron primero en sentido vestíbulo lingual y después en sentido mesiodistal. Finalizados los cortes, éstos fueron separados del bloque de LVU cortando la base de los surcos realizados con un disco de diamante montado en un micromotor (Champion M3 Marathon SDE-SH3L), con lo que se obtuvieron vigas de LVU/dentina de 1 mm de diámetro por 7 mm de largo. Las vigas fueron lavadas con agua desionizada por cinco minutos y secadas con dos aplicaciones de aire de la jeringa triple. Enseguida estas vigas fueron llevadas a una máquina de pruebas universal (Alliance RT/30 MTA®) para la prueba de microtracción. Las vigas obtenidas se pegaron en sus extremos con cianocrilato (3M™ Super Glue Gel, St. Paul, MN) a un aditamento, de acuerdo al método propuesto por Sano y colaboradores.21 Este aditamento fue fijado a la máquina de pruebas universal (Alliance RT/30) y se realizó la prueba microtraccional a una velocidad de 1 mm/min, con una fuerza de 5.4 kg por minuto. Finalizada la prueba, los especímenes fueron llevados al microscopio estereoscópico (Leica Microsystems, Switzerland) a 20X para registrar el modo de fallo (adhesivo, cohesivo y mixto) de cada espécimen.
El coeficiente kappa entre dos observadores de manera ciega e independiente (ADI-CAL) arrojó un coeficiente de concordancia de 0.89.
Se realizaron pruebas de normalidad Kolmogorov-Smirnov y de varianza Levene. Después, se practicó Kruskal-Wallis y comparaciones post-hoc Scheffe en el análisis de la fuerza microtraccional obtenida con los diferentes tratamientos de superficie de LVU. La prueba r de Pearson identificó el grado de correlación entre la rugosidad superficial y la resistencia microtraccional. Las pruebas estadísticas se manejaron a un valor alfa de 0.05 en el paquete estadístico IBM SPSS Statistics 23.
RESULTADOS
Las muestras del grupo control se perdieron debido a que los especímenes se fracturaron durante los cortes para la obtención de vigas de LVU/dentina. Se realizó el análisis estadístico a nueve, 10 y 11 vigas de los grupos 4 (MA+AF+AU), 2 (MA+AU) y 3 (AF+AU), respectivamente. Los resultados descriptivos se observan en la Tabla 1. No se presentaron diferencias estadísticamente significativas entre el grupo de MA+AU y HF+AU. El grupo que combinó el MA+HF+AU presentó mayor resistencia adhesiva microtraccional, lo que fue estadísticamente superior a la encontrada en los grupos MA+AU y HF+AU (p < 0.05).
La mayor rugosidad superficial (Ra) se encontró en el grupo que combinó las dos técnicas de tratamiento superficial de LVU con MA y HF (Figuras 1 y 2). El modo de fallo predominante en todos los grupos de estudio fue el fallo adhesivo con 81.4%, seguido del cohesivo (18.6%), en todos los grupos (p > 0.99). En una prueba de correlación se identificó que a mayor rugosidad superficial (Ra) de LVU mayor resistencia microtraccional (r = 0.88), ésta fue una correlación estadísticamente significativa (p < 0.011).
DISCUSIóN
Las pruebas microtraccionales que buscan evaluar la fuerza adhesiva de diferentes técnicas y materiales resinosos o cerámicos a dentina, deben caracterizarse por proporcionar exactitud en la medición de la fuerza de unión en la interfase existente entre el material y el sustrato a adherir. En la presente investigación, se observó que el mayor porcentaje de fallo en las pruebas μTBS fue de tipo adhesivo; lo anterior respalda la fiabilidad de las pruebas microtensiles al proporcionar datos que nos orientan a identificar la verdadera fuerza adhesiva.23,24 Los resultados obtenidos indican que es posible obtener una mayor fuerza adhesiva a dentina cuando LVU es tratada mediante MA con partículas de Al2O3 de 50 μm seguido de HF al 10%. Otros materiales como bloques de Enamic y Cerasmart tratados sólo con MA y utilizando un cemento autoadhesivo (G-CEM LinkAce, GC) han reportado valores de 40.5 Mpa;10 estos resultados son semejantes a los observados en nuestro estudio con LVU grabado con MA más HF (43.4 Mpa). Por su parte, Strasser y colegas25 reportaron que el MA con partículas de Al2O3 de 50 μm a 2 bar de presión de aire incrementa hasta 225% la rugosidad superficial. De acuerdo con lo reportado por Tekce y su equipo,26 es importante cuidar que el tiempo de MA con Al2O3 de 50 μm no exceda los 30 segundos, ya que la fuerza μTBS disminuye.
Los hallazgos obtenidos del grabado con HF coinciden con los de otros autores, como el trabajo de Duzyol y colegas,12 donde reportaron que el HF ataca principalmente la fase leucita de la cerámica feldespática, al formar pequeños hoyos alrededor de los cristales leucita. De manera similar, Do Amaral y colaboradores13 reportaron mayor disolución de la fase vítrea y exposición de cristales de muestras de bloques CAD/CAM Enamic (composite cerámico con matriz resinosa), LVU, IPS Empress CAD (cerámica vítrea basada en leucita), IPS e.max (cerámica de disilicato de litio), al observar superficies más irregulares en muestras tratadas con HF al 10%, tal como fue advertido en la presente investigación.
Los diferentes estudios mencionados ayudan a entender la fuerza adhesiva encontrada a través de las muestras tratadas con MA y la ventaja que este método ofrece al combinarse el grabado con HF. En la observación realizada bajo SEM a 3000X, el MA dejó una superficie con grietas y surcos, con áreas elevadas y deprimidas en la superficie, mientras el HF generó la presencia de microporos. Por lo anterior, el tratamiento superficial con HF sumado al efecto previo del MA condiciona que se dejen relieves irregulares retentivos en la superficie de la resina nanocerámica LVU. Estas superficies irregulares, en muestras de LVU grabadas con MA y HF, fueron superiores a la rugosidad observada por cada técnica de grabado realizada de manera independiente. La rugosidad encontrada con la combinación de los métodos de grabado MA y HF se pudo confirmar con la representación topográfica 3D, dada por el microscopio de fuerza atómica que reveló una superficie heterogénea e irregular con crestas altas y bajas en muestras de LVU. Con base en lo anterior, es previsible encontrar lo que el análisis de correlación estableció, es decir, que a mayor rugosidad mayor fuerza microtensil. Serán necesarios más estudios que, con diferentes métodos de estudio y protocolos de tratamiento, profundicen en el conocimiento de las condiciones idóneas de adhesión necesarias en bloques CAD/CAM con diferentes características y composición, a fin de implementar protocolos clínicos que investiguen los resultados de estos materiales a largo plazo.
CONCLUSIONES
La resina nanocerámica LVU requiere de la combinación de métodos de grabado mecánico y químico para generar una superficie rugosa y microretentiva que, junto con la aplicación de un adhesivo universal, incremente la fuerza adhesiva microtraccional a dentina. El tratamiento de superficie de LVU con MA, seguido de la colocación de HF al 10%, favoreció una mayor rugosidad superficial. El tratamiento con MA, usando partículas de Al2O3 de 50 μm, seguido del grabado de especímenes con HF al 10% y una capa de AU condiciona a una fuerza microtraccional más elevada que la observada con el grabado de LVU usando MA con partículas de Al2O3 de 50 μm o HF al 10%. Estos métodos de grabado de resina nanocerámica pueden incidir en una mayor fuerza de adhesión de LVU a dentina, lo que puede favorecer un sellado marginal óptimo e incrementar la longevidad de este tipo de restauraciones indirectas.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
AFILIACIONES
1 Egresada de la Maestría en Prostodoncia de la Facultad de Odontología de la Universidad Autónoma de Tamaulipas.
2 Profesor de tiempo completo, Facultad de Odontología de la Universidad Autónoma de Tamaulipas.
CORRESPONDENCIA
Jorge Humberto Luna Domínguez. E-mail: jhluna@docentes.uat.edu.mxRecibido: Julio 2020. Aceptado: Septiembre 2021.