Recibido para Arbitraje: 05/05/2020
Aceptado para Publicación: 29/05/2020
En la literatura reciente ha tomado lugar el desarrollo de una nueva generación de materiales dentales denominados por algunos “bioactivos”, que contienen aditivos que tienen capacidades remineralizantes y antimicrobianas. El objetivo de esta revisión de la literatura, en datos electrónicos, es presentar evidencia en forma descriptiva, sobre la nueva generación de algunos de estos nanomateriales bioactivos y materiales poliméricos, con propiedades terapéuticas, centrándose en aplicaciones dentales restauradoras prometedoras. Los estudios se seleccionaron en función de su relevancia, con preferencia a la investigación reciente, particularmente de la última década. Si bien los materiales restauradores actuales son relativamente inertes y reemplazan las estructuras dentales faltantes, sería muy deseable que los futuros materiales restauradores no solo reemplacen el volumen dental ausente, sino que también posean propiedades terapéuticas beneficiosas. La gran mayoría de los materiales descritos han informado de estudios in vitro y a corto plazo. Como nueva tecnología es importante conocer de estudios a largo plazo, actualmente aún desconocida. Sin embargo, nos demuestra que la odontología está bajo una innovación evolutiva demostrando que se requieren colaboraciones dinámicas entre las ciencias básicas y la clínica.
Palabras clave: odontología adhesiva, nanomateriales, materiales restauradores, monómeros antimicrobianos, compuestos bioactivos; autosellante.
The development of a new generation of dental materials called by some "bioactive", which contain additives that have remineralizing and antimicrobial capabilities, has taken place in recent literature. The objective of this review of the literature, on electronic data, is to present descriptive evidence on the new generation of some of these bioactive nanomaterials and polymeric materials, with therapeutic properties, focusing on promising restorative dental applications. The studies were selected based on their relevance, in preference to recent research, particularly from the last decade. While current restorative materials are relatively inert and replace missing dental structures, it would be highly desirable that future restorative materials not only replace missing tooth volume, but also possess beneficial therapeutic properties. The vast majority of the materials described have reported in vitro and short-term studies. As a new technology it is important to know about long-term studies, currently still unknown. However, it shows us that dentistry is under evolutionary innovation, showing that dynamic collaborations between the basic and clinical sciences are required.
Key words: adhesive dentistry, nanomaterials, restorative materials, antimicrobials monomers, bioactive composites, self-sealing
Autor de correspondencia: Dr. Luis Alonso Calatrava Oramas. Correo: [email protected]
Se prevé que el mercado mundial de materiales dentales será cercano a los 10 mil millones de dólares para 2025.1 Los avances de la odontología están estrechamente relacionados con este escenario, y el impulso fundamental es facilitar el flujo de trabajo de los odontólogos y aumentar la comodidad de los pacientes; por lo tanto, se han llevado a cabo proyectos de investigación notables que actualmente están en marcha, para desarrollar elementos nuevos con propiedades perfeccionadas, o que puedan procesarse utilizando tecnologías avanzadas.
Ese material ideal para restaurar o reemplazar los tejidos bucales perdidos, puede ser difícil de alcanzar, pero el empeño persiste a un ritmo decidido. La literatura es profusa con nuevos enfoques biocompatibles, dirigidos a la eficiencia y efectividad clínica; se ha reportado ejemplos en medicina regenerativa, que estimulan los procesos biomiméticos, de gran interés, pero aun con dificultades de previsibilidad en el ámbito clínico.2 Este conocimiento ha proporcionado orientación para el desarrollo de biomateriales que sean bioactivos en lugar de simplemente biocompatibles, que contengan aditivos en la nano- escala, componentes esenciales o moléculas e iones adicionales que tengan un potencial antimicrobiano, anabólico tisular o remineralizante.
Paralelamente a estos avances, las composiciones y propiedades de las resinas compuestas han mejorado sustancialmente, y es posible identificar "ciclos de desarrollo". En sus inicios (1980 - 1990), el enfoque se centró en los sistemas de relleno que permitieron materiales con propiedades mecánicas superiores, resistencia al desgaste y buen pulido. Luego los esfuerzos se dirigieron a reducir la contracción de polimerización como una estrategia para reducir la sensibilidad postoperatoria, la deflexión cuspidea y la microfiltración.3 En la década actual, los materiales “bulk-fill” son cada vez más populares debido al atractivo clínico por la profundidad de curado y reducir el tiempo necesario para insertar el material compuesto en la preparación de la cavidad.4,5
De manera general, estas resinas compuestas actuales tienen una longevidad mayor, permiten mejor conservación de la estructura dental, adhesión a las superficies de esmalte y dentina, estética y manipulación adecuada. Sin embargo, las caries recurrentes siguen siendo una razón predominante para el fracaso y el reemplazo de estas restauraciones por la microfiltración bacteriana a lo largo de la reconstrucción de resina compuesta / diente, contribuyendo a la sensibilidad postoperatoria, a la inflamación y la necrosis pulpar.6
Además, se ha afirmado que existe un impacto potencial de las resinas compuestas en la ecología de los microorganismos en la biopelícula dental, debido a su mayor acumulación, en estos materiales restauradores.7 También el efecto de los subproductos de biodegradación derivados de ellas, sobre las funciones fisiológicas importantes del S. mutans, indican su influencia potencial en la formación de biopelículas y supervivencia microbiana en las superficies de la cavidad bucal.8
Por lo tanto, existe una fuerte evidencia in vitro, del efecto sinérgico de la carga cíclica y la exposición a bacterias, que ayuda a la penetración de la biopelícula bacteriana en el margen de estas restauraciones y la dentina, lo que posiblemente conduzca a un desarrollo más rápido de la caries secundaria in vivo. Para superar estos problemas, se han dedicado esfuerzos al desarrollo de una nueva generación de materiales dentales denominados por algunos “bioactivos” que contienen aditivos que tengan capacidades remineralizantes y antimicrobianas. El objetivo de esta revisión de la literatura es presentar evidencia en relación a algunos nanomateriales bioactivos con propiedades terapéuticas, centrándose en aplicaciones prometedoras con aplicación clínica en tratamientos de mínima invasión.
La estrategia de búsqueda de la literatura fue en las bases de datos electrónicos existentes en línea incluido MEDLINE mediante el motor de búsqueda PubMed, Scopus y la Biblioteca Cochrane. Los estudios se seleccionaron en función de su relevancia, con preferencia a la investigación reciente, particularmente de la última década.
Aunque inicialmente se pensó que los materiales biológicamente inertes y biocompatibles eran los ideales; estos debían tener una interacción pasiva basada en la infiltración simple con el esmalte o la dentina sobre los que se colocaban. Recientemente ha aparecido una alternativa prometedora: “los materiales bioactivos”, existiendo un interés creciente en las interacciones entre estos y los tejidos del diente. En el sentido más amplio, se define un material bio-activo como "uno que provoca una respuesta biológica específica, que da lugar a la formación de un enlace entre los tejidos y el material”; o "uno que ha sido diseñado para inducir actividad biológica específica". También, es "uno que forma una capa superficial similar a la apatita, en presencia de saliva”. Se ha señalado que no son pasivos, y juegan un papel dinámico en el ambiente bucal. Pueden reducir la sensibilidad, la microfiltración marginal y las caries marginales; conjuntamente su manipulación puede ser menos susceptible.9
Estos materiales restauradores han evolucionado, desde ionómeros de vidrio hasta ionómeros de vidrio modificados con resina, silicatos de calcio y una nueva clase de composiciones restauradoras bioactivas estéticas, como el aluminato de calcio y el silicato de calcio, que estimulan la formación de apatita y pueden sellar irregularidades creadas artificialmente, en condiciones fisiológicas acuosas simuladas. Su importancia clínica es que pueden mejorar la estabilidad marginal del diente / restauración, la supervivencia a largo plazo y la capacidad de servicio de las restauraciones.10
La palabra "bioactividad" se destaca como una característica en muchos productos restauradores con propiedades diferentes. Esto ha generado confusión y controversia en torno al concepto, y existen definiciones disímiles en la literatura dental, que dependen de la investigación y del investigador. Es decir, el término bioactividad tiene varios significados según el contexto. En el campo de la ingeniería de tejidos, el término bioactividad está relacionado con los efectos celulares inducidos por la liberación de sustancias e iones biológicamente activos del biomaterial, tanto en aplicaciones de ingeniería de tejidos blandos como duros.11
En la ciencia de los biomateriales, biocerámicas y vidrios bioactivos, la bioactividad de un material generalmente denota que el material es capaz de formar mineral de hidroxilapatita en su superficie: in vitro e in vivo. Esta es una propiedad cualitativa de un material, o combinación de materiales, donde la química y estructura de la superficie, y las cualidades del microambiente líquido circundante, permiten que ocurra la mineralización. Sin embargo, se ha planteado que es irrelevante si los iones mineralizantes se liberan del biomaterial en sí o son iones que ya están dentro del microambiente líquido.11
Finalmente, la biomineralización es el proceso mediante el cual los organismos vivos segregan materiales inorgánicos de manera organizada. También se ha descrito cómo la manera que se depositan la estructura y las propiedades de los sólidos inorgánicos en los sistemas biológicos, a través de la extracción selectiva y absorción de elementos del entorno local y su incorporación en estructuras funcionales bajo estricto control biológico. Los iones de calcio y fosfato, junto con el agua, son los componentes esenciales para un proceso natural de remineralización. En ese sentido, Sauro y Pashley 12 sugirieron que el (ACP) fosfato de calcio amorfo (no cristalino) entra en las fibrillas de colágeno en un estado "fluido" estabilizado biomiméticamente. Es decir, sería posible “rellenar" defectos con cristales de apatita y fosilizar todas las proteasas dentinarias a medida que la matriz de colágeno se remineraliza, disminuyendo la nano-filtración, la absorción de fosfato y la deposición de cristales similares a agujas en el nivel intrafibrilar. Cuanto mayor es la micropermeabilidad, mayor es el riesgo de defectos en la interfaz resina-dentina, que puede representar la vía para la degradación hidrolítica y enzimática de los enlaces resina-dentina con el tiempo.
Si bien los materiales restauradores actuales son relativamente inertes y reemplazan las estructuras dentales faltantes, sería muy deseable que los futuros materiales restauradores no solo reemplacen el volumen dental ausente, sino que también posean propiedades terapéuticas beneficiosas. Consecuentemente, existe un creciente interés clínico y académico en el desarrollo de adhesivos anti-biopelícula. El desarrollo de estos nuevos materiales restauradores bioactivos que incluyen características remineralizantes y antibacterianas, aunque todavía se encuentra en una etapa relativamente temprana, han logrados un progreso significativo. Por lo anterior, es importante estimular sus estudios para perfeccionar, mejorar e investigar su actividad antibacteriana y de remineralización en humanos in situ o in vivo en escenarios clínicamente notables.13
Idealmente, estos materiales deben cumplir un conjunto crítico de requisitos, incluyendo: 1) no toxicidad, 2) acción antibacteriana contra un amplio espectro de microorganismos y 3) mantener un efecto duradero. Además, es muy importante que la incorporación de agentes antibacterianos no comprometa las propiedades mecánicas y ópticas del material restaurador. El biomaterial debería promover la deposición de dentina reactiva y también remineralizar la dentina afectada que queda remanente luego de la remoción parcial de la lesión cariosa.
Del mismo modo deben unirse químicamente al esmalte y la dentina, poseer un efecto terapéutico mediante la liberación de iones de fluoruro que se incorporen a los tejidos adyacentes, lo que haría que la estructura del diente sea menos soluble al desafío ácido. También un coeficiente de expansión térmica equivalente a la estructura dental para que la masa de material tenga suficiente estabilidad dimensional, minimizando así la ruptura marginal. No debe contraerse ni expandirse durante la polimerización, deben ser insolubles en fluidos orales y a la erosión. Un material excelente también debe tener alta resistencia al desgaste por fuerzas de impacto (oclusión y masticación), y tenacidad al desgaste por el cepillado dental. La alta solidez cohesiva es otra característica, a la fractura inicial como a la propagación de fracturas. Finalmente, debe ser del color de los dientes, fácil pulido y manipulación en el proceso de polimerización.14,15
Ya en 2004, Imazato y colaboradores señalaron que se necesitan investigaciones para garantizar que los nuevos materiales no sean citotóxicos y compatibles con el complejo dentina-pulpa, indicando varios estudios que investigaron la biocompatibilidad de los monómeros antibacterianos e imprimadores de resinas experimentarles que contienen MDPB, (12-methacryloyloxydodecylpyridinium bromide), lo cual podría exhibir efectos antibacterianos in vivo, sugiriendo su posible beneficio clínico.16
Wu y colaboradores han investigado varios enfoques clave para desarrollar una nueva generación de materiales restauradores bioactivos y agentes de unión con funciones terapéuticas. Un enfoque incorpora nanopartículas de fosfato de calcio en resinas compuestas y adhesivos, para remineralizar las lesiones existentes e inhibir la aparición de caries futuras. Un segundo enfoque desarrolla compuestos antibacterianos y agentes de unión mediante la copolimerización en resinas, para suprimir el crecimiento de biopelículas y la producción de ácidos. 17
También se han procesado una variedad de nanomateriales con aplicaciones dentales innovadoras. Algunos muestran efecto antimicrobiano ayudando en la etapa preventiva. Otros tienen un potencial remineralizante que intercepta la progresión temprana de la lesión como fosfato de calcio, nanocristales de hidroxiapatita, fosfato de calcio nanoamorfo y vidrio bioactivo nanoparticulado, particularmente con el suministro de proteínas auto- ensambladas que proporcionan un papel esencial en la reparación biomimética.
Un tercer enfoque imparte la capacidad para repeler las proteínas de la superficie, lo que dificulta que las bacterias se adhieran a la zona. Un cuarto enfoque combina múltiples agentes bioactivos para obtener efectos sinérgicos. Por ejemplo, se ha demostrado que el uso de agentes antibacterianos y repelentes de proteínas produce una reducción mucho mayor en el crecimiento de biopelículas que el uso de un solo agente. Además, la combinación de nanopartículas de fosfato de calcio con agentes antibacterianos y repelentes de proteínas podría producir una resina, no solo con mucho menos acumulación de biopelícula y producción de ácidos, sino también con capacidades de remineralización y neutralización de los ácidos.
También se han procesado una variedad de nanomateriales con aplicaciones dentales innovadoras. Algunos muestran efecto antimicrobiano ayudando en la etapa preventiva. Otros tienen un potencial remineralizante que intercepta la progresión temprana de la lesión como fosfato de calcio, nanocristales de hidroxiapatita, fosfato de calcio nanoamorfo y vidrio bioactivo nanoparticulado, particularmente con el suministro de proteínas auto- ensambladas que proporcionan un papel esencial en la reparación biomimética.
Un tercer enfoque imparte la capacidad para repeler las proteínas de la superficie, lo que dificulta que las bacterias se adhieran a la zona. Un cuarto enfoque combina múltiples agentes bioactivos para obtener efectos sinérgicos. Por ejemplo, se ha demostrado que el uso de agentes antibacterianos y repelentes de proteínas produce una reducción mucho mayor en el crecimiento de biopelículas que el uso de un solo agente. Además, la combinación de nanopartículas de fosfato de calcio con agentes antibacterianos y repelentes de proteínas podría producir una resina, no solo con mucho menos acumulación de biopelícula y producción de ácidos, sino también con capacidades de remineralización y neutralización de los ácidos.
Antonucci y colaboradores presentaron un enfoque para prevenir la caries recurrente utilizando adhesivos o resinas compuestas, con propiedades antibacterianas, incorporándole compuestos de amonio cuaternario. Sin embargo, su inconveniente es, que las proteínas salivales en la superficie del polímero reducirían la eficacia al minimizar los contactos directos entre las bacterias y la superficie del polímero. Por lo tanto, plantearon la necesidad de un compuesto polimérico que pudiera repeler las proteínas y disminuir la adhesión bacteriana.18
Algunos estudios de células in vitro y los modelos animales in vivo han indicado que estos materiales antibacterianos y remineralizantes no solo poseen una citotoxicidad similar o inferior a los monómeros y resinas compuestas dentales existentes, sino que también inducen una inflamación pulpar más leve y facilitan la curación del complejo dentina-pulpa. Esta nueva clase de materiales bioactivos con propiedades remineralizantes y antibacterianas promete revertir la caries dental, recuperar minerales perdidos e inhibir la caries recurrente.19
En 1918 se reportó el uso de polímeros que contienen metacrilatos de amonio cuaternario polimerizables (QAM), con reducciones sustanciales en la actividad metabólica de la biopelícula oral, la producción de ácido, la biomasa y la síntesis de polisacáridos. Señalan que su ventaja es que el agente antibacteriano se copolimeriza y une covalentemente con el polímero y, por lo tanto, tiene una función antibacteriana a largo plazo, que no se pierde con el tiempo. La desventaja es que dependen del mecanismo de inhibición de contacto, con una eficacia antibacteriana reducida cuando la superficie del polímero está cubierta por una capa de proteínas salivales.20
Del mismo modo se han usado compuestos dentales poliméricos repelentes de proteínas y anticaries, con el uso de 2-metacriloiloxietilfosforilcolina (MPC) y metacrilato de dimetilaminododecilo (DMAHDM); señalan al MPC, debido a su fuerte capacidad para repeler proteínas y el DMAHDM por su actividad antibacteriana potente.21 Según los autores esta nueva generación de materiales posee funciones antibacterianas, de reducción de las colonias de biopelículas, proporcionan iones de fosfato de calcio para la remineralización y eleva el pH de la biopelícula cariogénica de 4.5 a 6.5.
La dentina es una estructura compleja y dinámica que comprende la mayor parte del diente. La mayoría de los procedimientos adhesivos en odontología implican la unión a este tejido. La capa híbrida (CH) creada en dentina es muy variable y dinámica, puede fallar con el tiempo, lo que lleva al fracaso de las restauraciones. La literatura muestra que las fibras de colágeno en la CH son propensas a la hidrólisis y tensión mecánica, así como a la actividad proteolítica endógena (actividad colagenolítica de las metaloproteinasas de la matriz y las catepsinas de cisteína). La hidrólisis de la resina en la CH también ocurre con el tiempo.
Se ha explicado que esta degradación de la resistencia de la unión ocurre: 1- durante los procedimientos de hibridación / unión (degradación del colágeno) y 2- después de la polimerización de la resina adhesiva (degradación del adhesivo). Por eso lograr la remineralización de la dentina es objetivo importante de la odontología restauradora. Este proceso, por un material bioactivo se completa solo cuando el tejido recupera su funcionalidad, es decir haya una adecuada formación de apatita que se traduce en propiedades mecánicas mejoradas de la dentina, como resultado de la mineralización intrafibrilar.22
Para promover la remineralización dental se requiere: 1- aumentar las concentraciones de iones de calcio (Ca) y fosfato (P); y 2- elevar el pH local donde se necesita la remineralización. La dentina desmineralizada se compone principalmente de fibrillas de colágeno, que solo tienen una capacidad débil de nucleación. Por lo tanto, es importante suministrar materiales para la dentina desmineralizada, que atraigan iones de Ca y P, activando y acelerando así el proceso de remineralización.23
Actualmente se han descrito seis estrategias principales para superar la degradación de la unión resina-dentina: 1-uso de agentes de reticulación de colágeno, que pueden formar enlaces covalentes estables con fibrillas de colágeno, fortaleciendo así la capa híbrida; 2- uso de antioxidantes, que pueden permitir más reacciones de polimerización con el tiempo; 3-uso de inhibidores de la proteasa, que pueden inhibir o inactivar las metaloproteinasas; 4- modificación del procedimiento de unión, que puede realizarse utilizando la técnica de unión húmeda de etanol o aplicando un recubrimiento adhesivo adicional (hidrófobo), fortaleciendo así la capa híbrida; 5- tratamiento con láser del sustrato antes de la unión, que puede causar cambios topográficos específicos en la superficie de los sustratos dentales, aumentando la eficacia de la unión; y 6- refuerzo de la matriz de resina con cargas inorgánicas y / o agentes remineralizantes, que pueden mejorar positivamente las propiedades fisico-mecánicas de la capa híbrida.24
Existen múltiples ejemplo de esta última, para obtener una adhesión duradera y proteger las fibrillas de colágeno de la matriz de la dentina contra la degradación, incorporando partículas liberadoras de calcio y fosfato en el procedimiento de adhesión; uno de ellos ha usado nanoportadores poliméricos cargados de zinc para facilitar la inhibición de la degradación de colágeno mediada por metaloproteinasas de matriz (MMP) y proporcionar los iones de calcio para la deposición de minerales dentro de la interfaz resina-dentina.25
Braga,22 ha señalado que hay una importante suma de evidencia in vitro que demuestra que es viable promover la precipitación mineral dentro la capa híbrida y reducir la degradación del colágeno con materiales experimentales biomiméticos análogos y adhesivos con cargas de liberación de iones, incluyendo: vidrios bioactivos (BAG), silicatos de calcio (CaSi), ortofosfatos de calcio (CaP) y partículas de Óxido de zinc (ZnO). Sin embargo, es preciso concretar reglas clínicamente ventajosas y confirmar su confianza a largo plazo.
Otra investigación in vitro de nanopartículas de fosfato de calcio amorfo (NACP) igualó o excedieron a un compuesto comercial con poca liberación de iones, y fueron dos veces a los compuestos Ca-PO4 anteriores. El nanocompuesto "inteligente", aumentó en gran medida la liberación de iones a un pH cariogénico 4. Por lo tanto, el nuevo compuesto NACP puede ser prometedor para restauraciones que soportan estrés e inhiben la caries.26
También se han usado nanopartículas de plata y zinc, consideradas como agentes antibacterianos de amplio espectro. La incorporación de ZnO 20 nm inhibió significativamente el crecimiento de S. mutans en muestras no envejecidas y envejecidas 48 horas. Sin embargo, especímenes envejecidos durante una semana y cuatro semanas no mostraron efectos inhibitorios.27
La clorhexidina (CHX) se ha investigado como agente antimicrobiano en resinas compuestas, con nanopartículas de CaP o CaF2 en los nanocompuestos, para determinar las propiedades mecánicas y antibacterianas; estos nuevos nanocompuestos redujeron la producción de ácido de la biopelícula y la actividad metabólica en 10-20 veces, en comparación con un compuesto comercial. Sin embargo, generalmente tienen malas propiedades físicas y mecánicas, por eso un estudio encapsuló y liberó la CHX de la resina compuesta dental utilizando nanopartículas de sílice mesoporosa (MSN) con mejoras significativas en propiedades mecánicas, y rugosidad superficial más baja, con una mayor liberación controlada de CHX.28-30
Recientemente en la Universidad e Indiana se ha desarrollado una nueva resina compuesta antibacteriana que contiene furanona, que exhibió una función antibacteriana significativamente aumentada junto con propiedades mecánicas y físicas mejoradas in vitro. Se encontró que el compuesto que contiene bromo mostró una mayor actividad antibacteriana que su contraparte que contiene cloro.31
Se han investigado las restauraciones antibacterianas y remineralizantes que contienen fosfato de calcio amorfo (NACP) y metacrilato de dimetilaminododecilo antibacteriano (DMADDM) en un modelo de cavidad dental de rata; esta nueva resina compuesta y adhesivo parece prometedor como un nuevo sistema restaurador terapéutico, para no solo combatir los patógenos orales y los ácidos de la biopelícula, sino también facilitar la curación del complejo dentina-pulpa.32
Del mismo modo se sintetizaron nanopartículas de NACP y DMADDM afirmando que son prometedores como un nuevo sistema terapéutico restaurador. Las propiedades de flexión no se afectaron, sin embargo, es hidrofílico y su presencia aumenta significativamente la absorción de agua, que puede acelerar la degradación de la matriz.33
Terceros han agregado dimetacrilato de amonio cuaternario (QADM) y nanopartículas de plata (NAg) mejorando con éxito la potencia antibacteriana del sistema de unión, sin afectar negativamente la fuerza de unión de la dentina. La utilización simultánea de diferentes agentes promete impartir varias funciones constructivas a los sistemas de unión. Según estudios previos sobre las funciones de estos agentes, pueden poseer propiedades antibacterianas e inhibir las MMP, al mismo tiempo, el imprimador probablemente puede remineralizar las lesiones de dentina e inhibir las MMP.32
Un nuevo adhesivo con beneficios triples de recarga de iones de Ca y P, repelente de proteínas y funciones antibacterianas redujo in vitro sustancialmente el crecimiento de biopelículas, reduciéndolas en magnitud y produciendo un pH mucho más alto que un adhesivo comercial. Este nuevo elemento promete proteger las estructuras de los dientes de los ácidos de biopelículas. El método que usa NACP, MPC y DMAHDM es prometedor para su aplicación a otros materiales dentales para combatir la caries.33
En los últimos años, el grafeno y sus derivados se han convertido en una nueva clase de nanomateriales, con propiedades mecánicas, electroquímicas y físicas únicas, que difieren entre sí en términos de superficie, número de capas y tamaño. Además de los derivados de grafeno, también comprende compuestos con polímeros, moléculas pequeñas o nanopartículas a través de interacciones covalentes o no covalentes.34
El grafeno y sus derivados, el óxido de grafeno (GO) y el óxido de grafeno reducido (rGO), son materiales basados en carbono. Los compuestos resultantes modificados con grafeno a menudo presentan propiedades fisico-mecánicas y bioactividad mejorada. Además, son candidatos prometedores para administrar factores de crecimiento, fármacos y otros compuestos bioactivos.35
Un ejemplo de la aplicación de grafeno a los materiales dentales se informa en el estudio de Bregnocchi et al. Los autores agregaron grafeno (PNB) como nanofiller a un adhesivo dental comercial, inhibiendo significativamente el crecimiento de S. mutans, sin alterar las propiedades de adhesión estándar del adhesivo.36
Concluyen que este nanomaterial, utilizado como relleno en adhesivos dentales, inhibió significativamente la adhesión y el crecimiento del S. mutans in vitro, y las propiedades mecánicas del adhesivo dental experimental, resultando prácticamente idénticas a las del control.
El chitosán o quitosano es un extracto para combatir la absorción de las grasas de los alimentos, ya que es derivado de la chitina (un polímero natural que se extrae de los crustáceos marinos, como gambas, langostas y cangrejos). El quitosano se produce comercialmente mediante la desacetilación parcial de la quitina, elemento estructural en el exoesqueleto de los crustáceos, así como en insectos; es un polímero natural biodegradable y no toxico, y bioadhesivo que puede ligarse negativamente a las superficies tales como las membranas mucosas. Debido a esta propiedad física permite el trasporte de drogas a través de las superficies epiteliales, siendo además biocompatible y biodegradable y puede ser hidrolizado por lisosymas presentes en los fluidos corporales Es un copolímero de glucosalina que tiene un positivo efecto en la sintomatología y tratamiento de la osteoartritis y contribuye a la regeneración del cartílago articular. Un grupo concluyó que la adición de partículas de quitosano o quitosano / DCPA en los compuestos restauradores indujo actividad antimicrobiana sin comprometer las propiedades mecánicas o la biocompatibilidad de los compuestos.37
Otros han afirmado que, aunque el quitosano puede ser útil, aún debe considerarse como un alérgeno potencial y, por lo tanto, se deben realizar más estudios sobre este tema.38,39
También se ha planteado la remineralización a través de nuevos dendrímeros de poli (amido amina) (PAMAM) que tienen una gran capacidad de nucleación, junto con una nueva generación de resinas bioactivas con neutralización de ácido, así como funciones de recarga y re-liberación de iones de Ca y P. PAMAM son polímeros altamente ramificados con cavidades internas y una gran cantidad de grupos terminales reactivos. Se ha mostrado que PAMAM-COOH (con un grupo hidroxilo) actúa como la plantilla de nucleación orgánica para inducir cristales biomiméticos de nuevo crecimiento en el esmalte desmineralizado. Al usar el poli (amido amina) (PAMAM) en combinación con nanopartículas de fosfato de calcio amorfo (NACP), concluyeron los autores que juntos lograron sinergia y obtuvieron beneficios triples: excelente nucleación, neutralización ácida superior y liberación de iones Ca y P. Por lo tanto, promete inhibir la desmineralización y proporciona remineralización a largo plazo para inhibir la caries y proteger las estructuras de los dientes.40
Entre las muchas estrategias para impartir alta resistencia a la adsorción de proteínas hasta ahora investigadas, el polímero 2-Metacriloilotelhelxietil-fosforilcolina (MPC), es un enfoque prometedor, por su alta resistencia a la adsorción de proteínas debido a la baja energía interfacial polímero-agua y la alta hidrofilia.41
También se han propuesto sistemas de microcápsulas autorreparables dentro de los compuestos dentales incluyen poliurea-formaldehído (PUF) o microcápsulas de sílice. Los principales agentes reparativos utilizados en las microcápsulas PUF son el monómero DCPD y el TEGDMA-DHEPT, con otros agentes. Las microcápsulas de sílice usan agua / poliácido como agente. Todos los sistemas han mostrado resultados prometedores para la auto reparación y la inhibición de grietas, lo que sugiere una vida prolongada de las restauraciones de resina compuesta. Se deben dirigir más investigaciones y mejoras mecánicas hacia estas tecnologías.42
La demanda de biomateriales se ha incrementado debido a la interacción creciente y productiva de los campos interdisciplinarios de la ciencia de los materiales y la biología molecular. Sin embargo, no existe claridad sobre el efecto de estas partículas de relleno sobre las características de rendimiento en los amteriales estudiados, ya que la mayoría se han realizado para experimentar pocas propiedades físicas; sin duda las nanopartículas promueven mejores propiedades, pero existen inquietudes por su longevidad y evaluación a fondo sobre sus efectos. Ratificamos una vez más que los estudios publicados que valoran la bio-compatibilidad de los productos antibacterianos se han ejecutado in vitro. Sin duda existe un extenso mercado para ulteriores investigaciones en requisitos del material apropiado con propiedades antimicrobianas, cicatrizantes y de remineralización.
Las resinas compuestas dentales y los agentes adhesivos disponibles actualmente son generalmente bio-inertes y reemplazan el volumen faltante del diente, pero carecen de bioactividad para interactuar con las bacterias o las células pulpares, a pesar de que los ácidos de las biopelículas y la caries recurrente. Como hemos señalado, son una causa importante de fallas de las restauraciones. Recientemente se ha afirmado que fortificar los adhesivos con nanomateriales que poseen méritos biológicos no solo mejorará las propiedades mecánicas y físicas de los adhesivos, sino que también ayudará a lograr y mantener una unión adhesiva duradera y una mayor longevidad.43
Sin embargo, es urgente tener en cuenta que el conocimiento y la ciencia de la odontología adhesiva están en constante evolución, por lo que podemos esperar varias nuevas tendencias y productos innovadores en el futuro cercano. Esas directrices se pueden clasificar en:44
1- Materiales que remineralizan: El fluoruro se retiene por vía intraoral después de los tratamientos como la pasta de dientes fluorada y la aplicación de barniz de flúor, y luego se libera en la saliva con el tiempo. Él puede permanecer en los dientes, la mucosa, la placa dental o dentro de un restaurador bioactivo. Su retención es clínicamente beneficiosa ya que puede liberarse durante los desafíos cariogénicos para disminuir la desmineralización y mejorar la remineralización.
2- Materiales que depositan hidroxiapatita y también remineralizan. Los vidrios ionoméricos crean una nueva capa enriquecida con iones en la interfaz de ionómero de vidrio / diente. Esta capa contiene iones de fosfato y calcio de los tejidos dentales, y calcio (o estroncio), fosfato y aluminio del cemento de ionómero de vidrio. El proceso de remineralización crea una superficie de dentina más dura. La fractura de restauración suele ser cohesiva, dejando la capa de intercambio iónico firmemente unida a la pared de la cavidad. Los túbulos dentinarios se sellan y protegen de la penetración bacteriana.
Existe una variedad de derivados de ionómeros de vidrio: ionómeros de vidrio modificados con resina, compómeros y giómeros.
Los Giómeros representan la hibridación de las propiedades de los ionómeros de vidrio y las resinas compuestas: la liberación de fluoruro y la recarga de los ionómeros de vidrio y la estética, las propiedades físicas y el manejo de las resinas compuestas. La creación de reservorios de flúor, libera y recarga el flúor de manera eficiente, aunque no tan bien como los ionómeros de vidrio. Un estudio señal que se ha encontrado que los giomeros se comparan positivamente con las resinas compuestas.45 BEAUTIFIL II de la empresa Shofu, utiliza S-PRG (tipo de reacción superficial) donde solo la superficie del relleno de vidrio de fluroaluminosilicato es atacada por ácido poliacrílico y queda un núcleo de vidrio, una fase estable denominada "hidrogel de sílice húmedo" que luego se liofiliza, se muele, se trata con silano para formar rellenos de PRG.
CENTION N es un material estético para restauraciones directas; pertenece a los denominado “alkasite”, que son un subgrupo de los materiales de resina compuesta como los compómeros y las ormoceros. Su preparan polvo / líquido autocurable a base de UDMA con opción de fotopolimerización adicional. Según el fabricante el líquido se compone de dimetacrilatos e iniciadores, y el polvo tiene rellenos de vidrio, iniciadores y pigmentos. Este producto presenta una alta densidad de red de polímeros y alto grado de polimerización en toda la restauración, por contener monómeros de metacrilato reticulables, en mezcla con un iniciador de autocurado estable. También tiene un relleno patentado especial (Isofiller), reductor que minimiza la tensión de contracción. La relación orgánica / inorgánica, y la composición de monómero del material, también es responsable de la baja contracción volumétrica que limita la micro-filtración.46,47
El Cention N de la empresa Ivoclar Vivadent, en el laboratorio (saliva artificial pH7), formó una fase similar a la apatita; el vidrio de fluorosilicato de calcio se degrada significativamente en saliva artificial pH 4. Concluyen que la baja incidencia de caries secundaria encontrada se explica por las propiedades bioactivas del material.48
Los materiales que depositan HIDROXIAPATITA, se fijan con una reacción ácido-base a un pH alcalino, a continuación del fraguado. Los altos niveles de pH (7.5 o más) parecen incitar una bioactividad completa. CERAMIR (Doxa Dental, Uppsala, Suecia) es un material de aluminato de calcio indicado para la cementación; este cemento bioactivo formador de apatita puede ocluir brechas marginales artificiales in vitro. Opera según el principio de dos cementos: aluminato de calcio y cemento de ionómero de vidrio. Un grupo conluyó que tienen una fuerza retentiva media, estadísticamente significativamente mayor en comparación con un cemento autoadhesivo.49
INFINIX de la empresa Nobio contienen nanopartículas patentadas llamadas QASi, fabricadas de moléculas antibacterianas de amonio cuaternario (QA) fusionadas covalentemente a un núcleo sólido de dióxido de sílice (Si). Las partículas QASi son una parte integral del compuesto, y según el fabricante permite mantener la integridad de la restauración y proteger contra la degradación por bacterias.50
3- Materiales que estimulan la regeneración pulpar, remineralizan y depositan hidroxiapatita. El tratamiento de la caries profunda con frecuencia resulta en exposición pulpar y ulterior tratamiento de endodoncia. En los últimos años se ha indicado la promoción de tratamiento fundamentadas en la biología, para la eliminación parcial de caries con el objetivo de evitar la exposición de la pulpa cariada. El hidróxido de calcio modificado con resina y los silicatos de calcio se han indicado por la facilidad de su colocación precisa, polimerizados y una resistencia física superior. Como estarían en contacto directo con la pulpa, su citotoxicidad y biocompatibilidad son de particular valor para impedir la irritación de la pulpa y conservar la vitalidad pulpar. Otro factor clave son la capacidad del material bioactivo para sellar la estructura del diente, la resistencia de la unión entre el material de recubrimiento pulpar y las propiedades restauradoras.
BIOAGGREGATE (Verio Dental Co. Ltd., Vancouver, Canadá) El principal desafío para el enfoque moderno en odontología restauradora es inducir la remineralización de la dentina cariada hipomineralizada y, por lo tanto, proteger y preservar la pulpa vital. Este material está compuesto de silicato tricálcico de nanopartículas, óxido de tantalio, fosfato de calcio, dióxido de silicio y presenta un rendimiento mejorado en comparación con MTA. El silicato tricálcico es la fase del componente principal, se agrega óxido de tantalio como radiopacificador y no contiene aluminio.51 Para determinar su eficacia clínica, se necesitan más estudios.
BIODENTINE fue formulado tomando tecnología de MTA, mejorando sus propiedades físicas y manipulación, con cualidades reparadoras significativas que podría aplicarse en una sesión para la restauración final con resina compuesta. Es un material, presentado como un polvo en una cápsula compuesta de cemento de silicato tricálcico, óxido de circonio y carbonato de calcio. El líquido en la ampolla está compuesto de agua, cloruro de calcio y un polimero a base de agua, que aumenta el depósito de dentina reparadora por los odontoblastos, creando una barrera dentinaria densa, y la cicatrización de fibroblastos pulpares. 51 Este material es un agente para los procedimientos de recubrimiento pulpar directo e indirecto; en comparación con el estándar de oro anterior Ca (OH) 2, es mecánicamente más fuerte, menos soluble y produce un mejor sellado.
THERACAL, es también un Silicato de calcio, pero modificado con resina; su tecnología es una matriz hidrofílica única que facilita la liberación de iones de calcio para ser intercambiados entre el material y la dentina. Estos iones proporcionan la capacidad de generar un ambiente alcalino. La reacción de fraguado del componente polimerizable es activada por la luz. Se ha concluido que estudios futuros deberían examinar si la menor capacidad de liberación de iones de calcio, junto con el efecto citotóxico debido a los monómeros de resina no polimerizada del TheraCal LC, influye en su rendimiento biológico - clínico.52,53
A pesar de la disponibilidad discutida de algunos materiales bioactivos en la industria odontológica, aun es difícil ese biomaterial ideal que posea excelentes características para aplicaciones clínicas. La gran mayoría de los materiales descritos han informado de estudios in vitro y a corto plazo. Como nueva tecnología es importante conocer de estudios a largo plazo, actualmente aún desconocida. Por eso los beneficios y las limitaciones de estos materiales, en este momento, deben analizarse con mayor casuística antes de decidir uso rutinario clínicamente. La creciente investigación ha proporcionado un conjunto de estrategias terapéuticas para aplicaciones dentales, demostrando mejoras de algunas propiedades que podrían traducirse en nuevas alternativas de tratamiento para los pacientes en el futuro.
Esta innovación evolutiva en el área de los materiales bioactivos está en pleno desarrollo, sin cambiar las reglas establecidas, desarrollando variaciones importantes en productos derivados de otros ya existentes, pero de una forma gradual, con una transición suave entre lo que había y lo nuevo.