Trabajos Originales

Recibido para arbitraje: 08/05/2009
Aceptado para publicación: 31/11/2009

• T. D. Mujica, Odontólogo, Especialista en Rehabilitación Bucal. e-mail: [email protected]
  
  
• R. A. Ramírez, Odontólogo. Profesor Asistente de la Facultad de Odontología de la Universidad de Los Andes (Mérida - Venezuela). e-mail: [email protected]
  
  
• J.H. Andrade, Odontólogo, Especialista en Rehabilitación Bucal, Profesor Asistente de la Facultad de Odontología de la Universidad de Los Andes (Mérida - Venezuela). e-mail: [email protected]

Agradecimiento al CDCHT de la ULA por el financiamiento y soporte prestado para hacer posible esta investigación (Código de proyecto O-132-05-07-E)



Introducción:
La prótesis fija convencional confeccionada con metal-porcelana es un tipo de restauración usada para el reemplazo de dientes en la práctica odontológica, aunque continúa exhibiendo algunos inconvenientes como son la dificultad de mantener apariencia natural al cubrir el metal y los efectos de la inestabilidad química del mismo (1,2,) sin embrago este tipo de restauraciones poseen longevidad comprobada. Actualmente las estructuras libres de metal usan materiales cerámicos (3) y ofrecen una alternativa estética para la sustitución de las estructuras metálicas en determinados casos. No obstante, la porcelana libre de metal sigue teniendo un comportamiento mecánico poco predecible ante las fuerzas de cizallamiento debido a su naturaleza frágil y como consecuencia existe un potencial de fractura que pudiera llevar a fracasos tempranos (4). Dada esta situación en la búsqueda de nuevas alternativas a las porcelanas sobre metal ó sin metal; sus complicados procesos de fabricación que muchas veces no están al alcance de todos y a su vez generan costos elevados y mayores posibilidades de error, algunos fabricantes optaron por la opción de reforzar resinas compuestas para técnica indirecta con fibras de vidrios (5,6).

Las resinas compuestas para técnica indirecta poseen algunas ventajas sobre las resinas compuestas de inserción plástica como son una mayor dureza y resistencia al desgaste oclusal (4), posiblemente por que se fabrican en ambientes más controlados.

En la última década estos materiales se han convertido en una alternativa a los tratamientos restauradores convencionales y la porcelana libre de metal, entonces es posible fabricar coronas sobre muñones naturales, artificiales, de implantes y puentes fijos de tramo corto (7). Una indicación apropiada resulta de aquellas situaciones donde la cobertura total de esas piezas signifique un desgaste de tejidos innecesario. Estas coronas ó puentes cortos se fabrican con dos materiales compuestos, las fibras para construir la subestructura, que en este caso aumenta la rigidez y la tenacidad de la estructura sustituyendo la aleación colada ó el núcleo de porcelana y las resinas compuestas que sirven para crear la superficie externa la cual reemplaza la porcelana de cubrimiento. Este conjunto recibe el nombre de resina compuesta reforzada con fibras (FRC) (6,8-10).

Las FRC poseen algunas de las características deseables en un material restaurador como son resistencia mecánica de regular a buena, son fáciles de reparar, biocompatibles, desgaste similar a estructura dentaria, las preparaciones dentarias son particularmente pequeñas, estética buena y si se les realiza el mantenimiento requerido tendrán una longevidad aceptable.

En una revisión sistemática publicada recientemente (11), se estimo la tasa se supervivencia en un 73,4% (69,4-77,4%) a los 4,5 años y pero en otra previa (12) los investigadores concluyen que la evidencia es muy variada y no es suficiente para estimar que este tipo de restauraciones pudieran ser una alternativa verdadera a las prótesis fijas convencionales. Sin embargo los materiales bi-compuestos siguen siendo investigados ampliamente posiblemente por el gran potencial de soluciones que ellos posibilitan. El otro problema es que existe es el gran número de marcas y muchas de ellas salen del mercado antes que se tengan los datos de su desempeño clínico, entonces los productos que se mantienen y están altamente popularizados se deben seguir investigando buscando las mayores posibilidades en los mismos.

El objetivo de la presente investigación es determinar a través de observación directa la resistencia flexural de una resina compuesta Gradia™ de fabricación indirecta reforzada con tres diferentes marcas comerciales de fibras de vidrio, variando su ubicación y sometidas a envejecido físico ó químico.


Materiales y Métodos:
Se fabricaron 98 especímenes de resina compuesta Gradia™ Dentin DA4 (GC-América Inc.) de 22 mm de largo x 2 mm de alto x 3 mm de ancho en dos grupos experimentales:

El primero conformado por 14 muestras a las cuales no se les colocó filamentos de fibras (SF), luego se subdividieron en dos grupos de 7 muestras, G1 - SFA y G2 - SFT el cual se sometió a termociclado.

El segundo grupo experimental, las 84 muestras fueron reforzada con fibras de vidrio unidireccionales de la siguiente manera: 42 muestras que fueron almacenadas en agua (CFA), estas a su vez se dividieron en dos subgrupos de 21 muestras, de acuerdo a la ubicación de la fibra en la zona de compresión (CFAC) ó en la zona de tracción (CFAT); finalmente cada sub grupo fue dividido en tres sub - grupos de 7 muestras, dependiendo de la fibra utilizada; entonces Fibrex-Lab® (Angelus) conformó los grupos G3 - CFACFLab y G6 - CFATFLab, FibreKor®4 (Jeneric/Penton) los grupos G4 - CFACFKor y G7 - CFATFKor y Vectris® (Ivoclar/Vivadent) los grupos G5 - CFACVectris y G8 - CFATVectris. Las otras 42 muestras además del almacenamiento en agua, se sometieron a termociclado, ellas a su vez se dividieron en dos subgrupos de 21 muestras, de acuerdo a la ubicación de la fibra en la zona de compresión (CFTC) ó en la zona de tracción (CFTT); finalmente cada sub grupo fue dividido en tres grupos de 7 muestras, dependiendo de la fibra utilizada; entonces Fibrex-Lab® (Angelus) conformó los grupos G9 - CFTCFLab y G12 - CFTTFLab, FibreKor®4 (Jeneric/Penton) los grupos G10 - CFTCFKor y G13 - CFTTFKor y Vectris® (Ivoclar/Vivadent) los grupos G11 - CFTCVectris y G14 - CFTTVectris.


Elaboración de las muestras:
En primer lugar se realizo la estandarización del volumen de los filamentos de fibras de vidrio dentro de un molde de silicona de 18 mm de largo x 1 mm de alto x 2 mm de ancho; sobre loseta de vidrio, la manipulación fue realizada según las instrucciones del fabricante. Cada fibra utilizo el adhesivo/resina de unión que provee el fabricante, Adhesivo-F® para Fibrex-Lab® (Angelus); Resina FibreKor® para FibreKor®4 (Jeneric/Pentron) y Resina Liner 200 SR Adoro® para Vectris® (Ivoclar/Vivadent). Se colocaron los filamentos dentro del molde prefabricado y se polimerizaron por 20 segundos cada zona, con unidad halógena de luz visible Astralis 3 (Ivoclar/Vivadent) a una intensidad comprobada de 550 mW/cm2, luego estas fibras de vidrio polimerizadas se refinaron con papel de lija húmedo de grano 400, posteriormente estos filamentos fueron arenados con un microarenador Bio-art® y oxido de aluminio de 50 µm a una presión de 15 lbs/pulg2, lavados en baño ultrasónico Pro-Sonic® Assistant (Chemists Sultan®) con alcohol absoluto por 45 segundos, secados y silanizados con Silano (Angelus®).

Seguidamente los especímenes definitivos se fabricaron utilizando un molde de acero inoxidable con las siguiente dimensiones 22mm de largo x 2mm de alto x 3mm de ancho, en el cual se ubico una capa delgada de aproximadamente 1mm de espesor de resina compuesta Gradia™ y luego los filamentos pre-polimerizados y tratados se ubicaron y foto polimerizar 40 segundos en cada parte y en cada incremento posterior de resina compuesta hasta llenar el molde, posteriormente las muestras fueron sometidas a una polimerización extra por 5 min dentro de un horno de polimerización LABOLIGHT LV-III® (GC-América). Finalmente cada espécimen se refino con secuencia de grano (400, 600,1200 3M/ESPE) de papel de lija húmedo, verificado con calibrador digital (Digital Capiler®, VTVS Tools Profesional).


Envejecido de las muestras:
Envejecido por almacenamiento en agua.
Todos los grupos fueron sometidos a almacenamiento en agua dentro de bolsas plásticas con sellado hermético en un medio acuoso (agua destilada) durante un tiempo de 60 a 37°C aproximadamente.

Envejecido por termociclado.
Los grupos G2 -SFT, G9 - CFTCFLab, G10 - CFTCFKor, G11 - CFTCVectris, G12 - CFTTFLab, G13 - CFTTFKor, y G14 - CFTTVectris adicionalmente fueron sometidos a un régimen de termociclado corto de tres mil (3.000) ciclos entre 5ºC-55ºC con intervalos de 60 segundos monitoreado constantemente con termocuplas Fluye 52K/J® (John Fluye MFG C, O. Inc).


Prueba de Resistencia Flexural:
Las muestras de cada uno de los grupos fueron sometidas a la prueba de flexión de viga de tres puntos hasta su ruptura, en una maquina de pruebas universales (Shimadzu AGS-J) a una velocidad de 1mm/min. Los datos fueron recolectados en hoja de cálculo diseñada para correr la ecuación matemática de resistencia flexural (Ver ecuación RF). Los resultados obtenidos fueron analizados con un estadístico t de student para determinar diferencias entre los grupos sin fibras y un análisis ANOVA de tres factores, para el resto de los grupos en donde se compararon las variables ubicación de la fibra, método de envejecido y marca comercial. Se usaron los paquetes estadísticos contenidos en los software Statgraphigs versión 5.1 y Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) versión 13.0.


Ecuación RF:
Resistencia flexural:
       s = 3FL / 2BH²

Donde:
F: fuerza máxima en Newtons
L: distancia entre soportes en mm
B: ancho en mm
H: altura en mm
D: deflexión en mm


Resultados:
Se realizo una comparación de medias de RF (Contraste t) de las muestras de resina compuesta sin fibras de vidrio G1 - SFA y G2 - SFT, para dos muestras independientes asumiendo varianzas iguales Ver Tabla 1

En la tabla 1, el valor del estadístico t es 1,23699, lo cual indica un p > 0,05; es decir que el G1 - SFA y G2 - SFT son iguales.

Posteriormente se realizo un Análisis de Varianza (ANOVA) de tres Factores para analizar el efecto del termociclado, la posición de la fibra en zona de compresión ó tracción y la marca comercial en la variable Resistencia Flexural de las muestras reforzadas con fibras. Ver Tabla 2

En la tabla 2, se muestra el análisis de varianza clásico de los tres factores de este estudio, entre los efectos principales: Termociclado, Posición de la Fibra y Marca Comercial, los hechos de interacción doble y el efecto de interacción triple.
En la columna P-VALOR, se indica que cada uno de los tres Factores vistos individualmente influyen en la Resistencia Flexural, ya que sus valores son de p < 0,05 (0,0040 termociclado; 0,0000 Posición y 0,0000 Marca. Por otro lado, con excepción de las interacción Posición y marca (B*C) el resto de las interacciones no son significativas (los P-VALOR son mayores de un a =0,05). Así que, estos dos factores: Posición y Marca, no se pueden interpretar en forma independiente, se debe hacer en forma conjunta.

Dado que el factor Termociclado no presenta ninguna interacción estadísticamente significativa con ningún otro factor, se debe analizar su efecto sobre la Resistencia Flexural en forma independiente.

La tabla 3 muestra el Contraste Múltiple de Rangos para la Resistencia Flexural según Termociclado y allí se indica que en promedio es mayor la Resistencia Flexural cuando no se realiza el termociclado Ver Fig. 1.

Para finalizar en la Fig. 2 se puede observar la interacción significativa Posición y Marca; en donde se sugiere que las tres marcas comerciales de Filamentos de Fibras de Vidrio (Vectris®, Fibrex-Lab®, FibreKor®) aumentan la resistencia flexural cuando se ubican en la posición de tracción ó inferior, además la marca Vetris/Ivoclar provee mayor RF en la posición Inferior. Respecto a la posición de compresión ó Superior en donde la marca Fibrex-Lab/Angelus es la provee mayor RF y la marca FibreKor/Jeneric es la de ofrece menor RF en cualquier posición.

Discusión:
En este estudio se evaluó la influencia en la resistencia flexural de muestras de resina compuesta con y sin refuerzo de fibras de vidrio de diferentes fabricantes ubicadas en dos posiciones (zona de compresión y zona de tracción) bajo dos regímenes de envejecimiento (almacenamiento en agua y termociclado). Para ello se realizo un diseño experimental en donde se aplico la prueba de viga de tres puntos ya que es la prueba estandarizada más usada para estudiar la distribución de tensiones dentro de las resinas compuestas reforzadas (8,13-16). Las fuerzas en esta prueba normalmente se dirigen en una dirección (13), no obstante se generan tres diferentes tipos de tensiones dentro de las muestras que simulan lo que ocurriría In Vivo.

El análisis estadístico aplicado al grupo de muestras que no se reforzaron, muestra que el termociclado adicional de 3.000 ciclos no influencia la resistencia flexural de la resina compuesta Gradia™; este resultado es similar a otros reportados previamente (14, 17). Estos investigadores, notaron que las resinas compuestas sin refuerzo presentan estabilidad en la resistencia flexural hasta 5.000 ciclos, sin embargo, observaron que posterior a este número de ciclos hay una disminución en la resistencia flexural entre el 31% al 41% respectivamente. Esta disminución, sucede debido a que las repetidas fluctuaciones en los gradientes térmicos generan tensiones a nivel de las distintas interfaces que superan las fuerzas cohesivas dentro del material, estas a su vez inducen la formación de micro fracturas ó fallas en la unión de la matriz y el relleno. Por otro lado la resina compuesta Gradia™ tiene un alto porcentaje de relleno inorgánico optimizado con partículas prepolimerizadas que según el fabricante que pudiera aumentar la resistencia flexural. Esto se relaciona con observaciones previas (14,18) donde los investigadores hallaron un comportamiento flexural mejorado en las formulaciones para técnicas indirectas.

Para las muestras reforzadas con fibras de vidrio se realizo una correlación de los siguientes factores: método de envejecido, ubicación de la fibra de refuerzo y marca comercial. Después de aplicar el estadístico se pudo evidenciar que los tres factores tienen influencia en la resistencia flexural, además cuando se revisaron las interacciones entre dos y tres factores se observo que la interacción, ubicación de la fibra de refuerzo y marca comercial influye en la resistencia flexural. Se pudo observar que los valores de resistencia flexural aumentan significativamente cuando la fibra se ubica en la parte inferior del espécimen ó zona de tracción. En este punto es importante recordar que en una muestra sometida a flexión se presentan tres tipos de tensiones; compresivas en la parte superior, de corte en la zona central y traccionales en la parte inferior. La mayor eficacia del reforzamiento se explica ya que al colocar los filamentos de fibra de vidrio en la zona de tracción se evita el inicio temprano de la falla en el espécimen, entonces las tensiones generadas se hacen paralelas y dirigidas en el mismo sentido de ubicación de las fibras, lo que evita la rápida propagación de una falla cohesiva en el bloque de resina que esta siendo sometido a carga, ya que las tensiones se distribuyen a lo largo de la fibra. Así lo reconocen Ellawka y colaboradores13, que dicen que se el refuerzo en la parte inferior genera un compuesto de mayor tenacidad, capaz de absorber mas energía lo que minimiza la falla instantánea ó catastrófica.

Otros elementos importantes que se pudieron observar están relacionados con la influencia de la marca comercial y la ubicación de la fibra de refuerzo; en ambas ubicaciones la fibra de refuerzo FibreKor® mostró los valores mas bajos en resistencia flexural, en cuanto a las otras dos marcas Vectris® obtuvo el mejor desempeño cuando estaba en la parte inferior y Fibrex-Lab cuando estaba en la parte superior. El comportamiento disminuido de FibreKor® se pudiera explicar por que aunque se trato de estandarizar el volumen de fibras por marca, en esencia FibreKor® poseen según los datos suministrados por el fabricante menor porcentaje de fibras por volumen; entonces esto concuerda con hallazgos previos en donde el porcentaje de fibras por volumen de resina determinó de manera significativa el comportamiento flexural de las resinas compuestas reforzadas (19). El envejecimiento no tuvo ninguna interacción significativa con la ubicación y la marca comercial, sin embargo influye de forma independiente y de manera negativa, en la resistencia flexural, lo cual concuerda con resultados publicados anteriormente (16, 18). Los especímenes sometidos a termociclado fueron expuestos inicialmente a almacenamiento en agua por un periodo de sesenta días, esto indica que todos estaban saturados de agua; entonces la disminución en las propiedades flexurales se puede atribuir a dos factores, la absorción de agua por parte de la matriz polimérica; que en las resinas compuestas conlleva a un estado conocido con el nombre de plastificación (20). La disminución de propiedades esta también relacionada con la diferencia de coeficiente de variación térmica dimensional de los elementos del material bi-compuesto (16). El almacenamiento en agua influye negativamente debido a la absorción por difusión de agua facilitada por la polaridad de las cadenas poliméricas y eso moviliza a las moléculas de agua ha ocupar espacios dentro de las cadenas poliméricas por lo que la cadena polimérica es forzada a separarse (4). El principal componente de la matriz de resina son cadenas poliméricas, por lo tanto la absorción de moléculas de agua causa movilidad de las mismas. Este aumento en la movilidad tiene un impacto directo en las propiedades mecánicas, entre las cuales se encuentra la resistencia flexural.

Con respecto al envejecido por termociclado, cuando ocurren los cambios violentos de temperatura entre 5ºC y 55ºC se generan tensiones térmicas dentro de las muestras que inducen la degradación la interfase resina compuesta - fibra de refuerzo (16). Estas tensiones aparecen debido a que las fibras de vidrio poseen un coeficiente de expansión térmica dimensional mucho menor que el de la matriz polimérica. Estas diferencias llevan a la acumulación de tensiones en la interface durante el proceso de termociclado llevando a la falla temprana en las interfaces y la consecuente disminución de la resistencia flexural cuando las muestras son sometidas a tensiones flexurales.


Conclusiones:
Bajo las condiciones de este estudio se concluye que:

• El envejecimiento por almacenamiento en agua más termociclado no influye en las propiedades flexurales de la resina compuesta Gradia™, cuando no se utilizan fibras de refuerzo.
  
  
• El comportamiento flexural mejora cuando la fibra de refuerzo se posiciona en la parte inferior ó zona de tracción de las muestras de resina compuesta Gradia™.
  
  
• El envejecimiento por régimen de termociclado de 3000 ciclos disminuye la resistencia flexural de las resina compuesta Gradia™ independientemente de la marca de la fibra de refuerzo.
  
  
• En relación a la marca de fibra de refuerzo, FibreKor® muestra el peor desempeño en ambas ubicaciones, Vectris® mejora la resistencia flexural cuando se ubica en la parte inferior en tanto Fibrex-Lab® lo hace cuando se ubica en la zona de compresión.