Existen en el mercado diversos tipos de resinas, estudiaremos una clasificación según un trabajo del Doctor Rafael L Bowen publicado en 1963.
La composición fundamental de la mayoría de resinas compuestas es:
La matriz orgánica de resinas, el refuerzo inorgánico, el puente de unión entre las fracciones orgánica e inorgánica, que es un órgano silano. (4)
La matriz orgánica es de naturaleza hibrida acrílica epóxica, en donde grupos hidroxílicos son remplazados por grupos metacrilatos molécula conocida como BIS-GMA esta molécula posee características como el núcleo de bisfenol A, grupos terminales metacrilatos y ácido metacrilico.
Existen varias ventajas en el uso de este tipo de monómeros. Disminuye la contracción de polimerización, no es volátil, la reacción exotérmica de polimerización es baja, es menos irritante debido a su tamaño de molécula disminuyendo la posibilidad de penetración en los túbulos dentinales. Este copolímero es mucho más resistente y presenta mejores propiedades físicas que los correspondientes a las resinas acrílicas.
La molécula de BIS – GMA no poseen una buena estabilidad de color y es por esto que se adicionan estabilizadores de color por ejemplo sustancias que absorban rayos uv.
Los sistemas iniciadores de polimerización son a base de peróxido de benzoilo y un activador que puede ser una amina terciaria o un derivado del ácido sulfinico para-tolildieta-nolamina. Otro iniciador en las resinas de fotocurado o activado por luz ultravioleta es a base de metileter de benzoquinona y algunos polímeros activados por la luz del espectro visible.
El refuerzo inorgánico es adicionado a la matriz de polímeros que en altas concentraciones mejorar las características de resistencia compresiva, resistencia tensional, lograr un aumento de la dureza y resistencia a la abrasión, disminuye el coeficiente de expansión térmica y también disminuyendo la contracción volumétrica de polimerización. Los materiales más comúnmente usados como refuerzo son el cuarzo fundido, vidrio de aluminio-silicato, vidrio de boro-silicato, silicato de litio y aluminio, cloruro de calcio, vidrio de estroncio, vidrio de zinc y zirconio. Este Material de refuerzo puede oscilar dependiendo el sistema de resina entre un 50 y un 84 %. Este material de refuerzo debe presentar algunas características para poder ser usado y dar mejores propiedades a la resina, unas de ellas son la forma y tamaño de la partícula. En algunos sistemas se usan partículas muy finas como de micropartícula y nanopartícula y en otros, partículas grandes o mezcladas. En algunos casos que se requiere radiopacidad se adiciona vidrio de bario, fluor, estroncio o lantano. (4).
Para que estas moléculas utilizadas como refuerzo actúen como tal es indispensable que el refuerzo tenga una excelente unión química a la sustancia que va a reforzar. Para la unión de la fase orgánica del refuerzo inorgánico se utilizan los agentes de unión. Esta unión debe ser robusta, o si no conllevara al desmembramiento de las partículas de vidrio y la consecuente penetración de humedad en esa interfase. El agente de unión más efectivo es el metacril-oxi-propil-trimetoxicilano. Esta molécula posee enlaces dobles los cuales permiten una unión fácil a los monómeros metacrílicos.
Tomado de biomateriales odontológicos de uso clínico capítulo 12; Guzmán B Humberto J. página 194.
Como se puede observar en la tabla las mejoras logradas en las propiedades de las resinas compuestas son evidentemente significativas no solo se debe al refuerzo sino también, a la molécula misma.
La biocompatibilidad de las resinas compuestas están siendo estudiadas. Se sabe que poseen un potencial irritante en el complejo pulpo-dentinal es por eso que se debe tener en cuenta el requerimiento de proteger la dentina mediante un cemento o base intermedia en cavidades profundas. (4)
Las resinas compuestas se pueden clasificar de acuerdo a su cronología o época de aparición lo cual por lo general indica los avances hechos en las clases de refuerzo o los tipos de comonómeros utilizados, según esta clasificación hay seis generaciones de resinas compuestas:
6.1 CLASIFICACIÓN DE LAS RESINAS COMPUESTAS SEGÚN CRONOLOGÍA
6.1.1 Primera generación:
Las primeras resinas compuestas que aparecieron en el mercado se caracterizaban por tener una fase orgánica compuesta por BIS-GMA y un refuerzo en forma de esferas y prismas de vidrio en un porcentaje aproximado del 70%; este refuerzo tenía un tamaño de partícula grande de 8 a 10 micrómetros.
6.1.2 Segunda generación:
Esta generación se caracteriza por un aumento en la fase orgánica 50% aproximadamente y un refuerzo de vidrio del 60% el tamaño de partícula de estas resinas era de 0.04 micrómetros este era un factor que le daba mayores ventajas debido a su excelente brillo imitando el brillo del esmalte dentario.
6.1.3 Tercera generación:
Esta generación corresponde a la de los híbridos donde se mezclan en la fase inorgánica tamaños de partícula micro y partícula pequeña.
6.1.4 Cuarta generación:
En esta generación de resinas se aumenta el porcentaje de refuerzo inorgánico con base en vidrios metálicos y cerámicos y son consideradas como resinas compuestas para restauraciones en el sector posterior.
6.1.5 Quinta generación:
Esta generación de resinas es considerada para restauraciones técnica indirecta procesada con calor y presión o combinaciones con luz, calor, presión para restauraciones en el sector posterior. Posteriormente esta generación desaparece siendo remplazada por resinas para técnica indirecta denominados cerómeros.
Otra manera de clasificar las resinas compuestas es la forma como se efectúa la polimerización; la primera seria resinas compuestas de polimerización química y como su nombre lo indica se realiza con iniciadores y activadores químicos. Y resinas compuestas de fotocurado estas resinas requieren una energía radiante ya sea luz ultravioleta o luz visible.
Una tercera clasificación de las resinas compuestas seria de acuerdo a su composición polimérica en estas se clasificarían como resinas compuestas de BIS – GMA, resinas compuestas de BIS – GMA modificadas, resinas compuestas de uretanos – di acrilatos, resinas compuestas de ciano- acrilatos.
Las resinas compuestas de primera generación estaban constituidas fundamentalmente de cuarzo y vidrios, boro silicatos o cerámicos. El tamaño de la partícula inicial era de 1 a 100 micrones como habíamos mencionado anteriormente, actualmente la formulación de las resinas compuestas ha disminuido considerablemente el tamaño de la partícula a un rango de tan solo uno a cinco micrómetros denominándose micro partícula. Actualmente se utilizan tamaños ligeramente mayores de 0.05 a 0.1 micrones y como es el caso de la filtekTM Z350 de 20 a 75 nanómetros. (4)
En la actualidad los composites o resinas modernas pueden poseer partículas de tamaño micrométrico denominadas así, a las partículas de tamaño igual o mayor a una micra. Submicrometricas cuando la dimensión de la partícula es igual o menor de 0.1 micra y nanométricas cuando las partículas son muy pequeñas entre 5 y 75 nanómetros. (29)
Debido a que las micro partículas coloidales al ser agregadas directamente a la mezcla liquida de monómeros los vuelve extremadamente viscosos y difíciles de manejar, se han ingeniado formas de realizarlo sin comprometer las propiedades físicas. La fórmula de las micro partículas puede ser: complejos de micropartículas unidos a plásticos prepolimerizados, complejos de micropartículas incorporadas en polímeros esféricos y complejos de micropartículas aglomeradas.
Las resinas que son reforzadas con la incorporación de partículas de material inorgánico de diferente tamaño y composición química son denominadas resinas compuestas hibridas, esta mezcla de diferentes tamaños de partículas mejora considerablemente la textura superficial y la capacidad de pulimento. Son denominadas resinas compuestas hibridas de forma genérica por estar conformadas por grupos poliméricos reforzados por una fase inorgánica de vidrios de diferente composición y tamaño y cuyo porcentaje de contenido puede llegar a representar el 60% o más del contenido total.
Esta mezcla de partículas le otorgan características especiales como gran variedad de color y capacidad de mimetización, estabilidad de color, baja absorción acuosa, menor contracción de polimerización, abrasión y desgaste muy similar al experimentado en la estructura dentaria, fluorescencia y opalescencia, diferentes grados de opacidad y translucidez en diferentes matices.
Las resinas compuestas poseen dos características bien definidas que se relacionan con su composición y su mecanismo de endurecimiento. Este proceso de endurecimiento se da gracias a una reacción química por polimerización vinílica. Como resultado se obtiene un acercamiento de los monómeros acortando la distancia entre ellos y consecuentemente un aumento de la densidad de la masa y una disminución del volumen que ocupa en el espacio. Se han identificado tres etapas en el mecanismo de polimerización de la resina muy bien establecidas ellas son la fase pregel, el punto gel y la fase pos gel. (29)
En la fase pregel la resina todavía es una pasta o masa plástica, debido a esto el composite fluye por su propio peso, se observa al inicio de la polimerización.
El punto gel es diferenciable cuando se logra transformar la resina en un sólido y es debido a la reacción de polimerización más avanzada, que ha formado más macromoléculas. En esta fase no es posible que fluya dicho material. Justo en este punto se inicia una nueva fase que se denomina pos gel. En este punto el material ha alcanzado un grado de rigidez alto. Paralelamente continua el proceso de contracción volumétrica y cuando el proceso de contracción es interrumpido se produce la denominada tensión o estrés de contracción.
6.2. QUÍMICA DE LA POLIMERIZACIÓN
La polimerización es el proceso por el cual los monómeros se unen formando un polímero. Este proceso ocurre en las resinas las cuales cuando se solidifican han terminado su proceso de polimerización. La extensión a la cual el monómero es convertido en polímero se denomina grado de conversión. Es importante conocer que la polimerización nunca se completa y que es posible que queden moléculas de monómero residual en los materiales polimerizados; estos monómeros residuales son los encargados de producir reacciones adversas como alergias y deficiencias en las propiedades mecánicas y la estabilidad del color de los materiales restauradores. (6)
La reacción de polimerización puede iniciarse por medios químicos (auto polimerización) o con un haz de luz visible de color azul (foto polimerización).
6.2.1 Etapas de la polimerización:
6.2.1.1 Inducción:
En el proceso de polimerización es necesario la presencia de radicales libres, los cuales pueden ser generados por la activación de las moléculas monoméricas con luz ultravioleta, con luz visible, calor o transferencia de engría desde otro tipo de componentes que actúan como radicales libres. (1)
6.2.1.2 Propagación:
Esta reacción requiere de una pequeña cantidad de energía una vez iniciado el desarrollo, el proceso continua a una velocidad considerable hasta que todo el monómero se haya convertido a polímero aunque la reacción de polimerización nunca se complica.
6.2.1.3 Terminación:
La reacción en cadena puede terminarse por acoplamiento directo o por intercambio de un átomo de hidrogeno de una cadena en crecimiento a otra. Ambas moléculas se combinan y se desactivan por intercambio de energía.
6.2.1.4 Inhibición de la polimerización:
A menudo los monómeros no forman polímeros con alto peso molecular y la reacción de polimerización no termina, una causa de esto son las impurezas en los monómeros las cuales inhiben estas reacciones de polimerización. Cualquier impureza puede interactuar con los radicales libres inhibiendo o retardando la reacción; puede reaccionar con el iniciador activado, con cualquier núcleo activado o con alguna cadena en crecimiento para evitar crecimiento adicional. (1)
La presencia de oxigeno también puede interactuar con los radicales libres, retardando la reacción de polimerización y el grado de conversión. (35).
7. UNIDADES PARA FOTOPOLIMERIZACIÓN
En la década de los setenta el desarrollo de nuevos materiales de uso odontológico basado en la polimerización de resinas compuestas trajo, simultáneamente el desarrollo de la industria de las unidades de fotopolimerización.
Los primeros aparatos para polimerizar resinas fotocurables en las cuales el iniciador fotosensible era el dimetil-p-paratoluidina; fueron lámparas de luz ultravioleta. En la década de los años ochenta se desarrollaron lámparas de luz halógena que utilizaban como material fotoiniciador las canforoquinonas y hacia finales de los años noventa aparecen nuevas tecnologías que usan emisiones láser, equipos basados en la formación de un arco de plasma o bien lámparas LED.(29)
La luz se utiliza para la producción de trabajo (W) por medio de energía, la cual es absorbida por el fotoiniciador y que desencadena la reacción química de adición.
Es de resaltar que la longitud de onda que sale de la unidad de polimerización, tiene que tener características coincidentes con el fotoiniciador que viene incorporado en el material de restauración, el cual una vez activado produce un desdoblamiento de las dobles ligaduras y permite, mediante la energía aportada, pasar de un grupo de monómeros a un polímero estable. Este proceso es conocido como fotopolimerización y es el responsable del endurecimiento del material.
La canforoquinona es el fotoiniciador más comúnmente utilizado en el momento en la industria de los materiales dentales, que tienen la capacidad de reaccionar con longitudes de onda que se encuentran alrededor de los 470 nm la longitud de onda es la forma de medir a las radiaciones electromagnéticas y pueden agruparse dentro de un espectro de luz para poder comprenderlas mejor.
Dentro del espectro el ojo del ser humano es capaz de captar ondas que están en el rango de los 400 y 700nm, denominado luz visible. Ondas con un mayor valor de 700nm encontramos las microondas, las ondas de radio y televisión, radares etc. Y en valores menores a 400nm hallamos los rayos x, gamma, ultravioleta. (29)
Se debe tener en cuenta estos valores de radiación ya que así, se pueden prever los daños que puede efectuar sobre los tejidos debido a que esta energía puede ser absorbida y elevar la temperatura causando daños irreversibles. Es por esta razón que se usan lámparas de fotopolimerización con longitudes de onda que van en el rango de 430-510nm.
