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Fecha de recepción:
19 de julio de 2024
Fecha de aceptación:
28 de noviembre de 2024
Fecha de publicación:
31 de enero de 2025
Cómo citar:
Cascante-Calderón MG, Tapia Montalvo MJ, Haro Armas EA, Cascante-Rivera SM, Grandes Reyes CF. Superando las limitaciones del ionómero de vidrio: adhesión entre una zirconia y un cemento sin 10-mdp. Estudio in vitro. Rev la Fac Odontol la Univ Cuenca. 2025;3(1): 18-27
Autor de correspondencia: Marcelo Geovanny Cascante–Calderón
Correo electrónico:
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e-ISSN: 2960-8325
ISSN: 1390-0889
Artículo original, Revista de la Facultad de Odontología de la Universidad de Cuenca . Vol. 3, No. 1, pp. 18-27, enero-junio 2025
DOI: https://doi.org/10.18537/fouc.v03.n01.a02
Marcelo Geovanny Cascante–Calderón1https://orcid.org/0000-0003-3474-6196 María José Tapia Montalvo1 https://orcid.org/0000-0002-4794-7600 Estefany Anahí Haro Armas1 https://orcid.org/0009-0004-2221-7419 Sofía Marcela Cascante–Rivera2 https://orcid.org/0009-0004-3453-2256 Carlos Fitzgerald Grandes Reyes3 https://orcid.org/0000-0002-9367-5781
Universidad Central del Ecuador, Quito–Ecuador
Universidad de las Américas. UDLA, Quito–Ecuador
University of Michigan, Ann Arbor, United States
Resumen
Abstract
Introducción
Entre los materiales cerámicos utilizados para restauraciones dentales, la zirconia tetragonal estabilizada con tres moles de Itria (3Y-TZP) se des- taca por sus excelentes propiedades mecánicas. En efecto, tiene una resistencia a la flexión que varía entre 800 y 1 300 MPa; una resistencia a la com- presión de 2 000 MPa y una tenacidad a la fractura de 3,5 a 4,5 MPa. Por todo ello, con esta cerámica es
posible realizar puentes de tres unidades sin res- paldo metálico1,2.
Sin embargo, debido a la ausencia de una fase vítrea, este material no puede ser grabado por medio del ácido fluorhídrico, lo que dificulta la cementación confiable y duradera. Muchos mé- todos se han desarrollado para mejorar su fuerza de adhesión. Uno de los métodos más utilizados es el arenado con partículas de óxido de aluminio (Al2O3). Pero, este método por sí solo no es capaz de producir altas fuerzas de adhesión. Se ha reportado que se necesita complementarlo con otros méto- dos químicos como el uso de moléculas adhesivas3.
Una de las moléculas que mejores resultados pro- duce en esta cerámica es el 10-MDP (10 metacrilo- yloxidecyldihidrogénfosfato)4, gracias a que posee dos extremos, por uno de ellos tiene un metacrilato (CH3–CH2=) que se conecta con extremos similares en cementos resinosos, y por el otro, un radical fos- fato (PO4) que se une a los hidroxilos de la zirconia mediante enlaces iónicos5. Varios investigadores han reportado altos valores de adhesión capaces de resistir muy bien las fuerzas de la masticación por medio de este método6.
Por estas razones, la mayoría de los fabricantes em- pezaron a incorporar el 10-MDP a sus adhesivos con el objetivo de hacerlos más efectivos. Sin embargo, cada fabricante ha combinado diferentes elemen- tos además del 10-MDP con la intención de mejorar su eficacia, pero esto podría no ser tan efectivo7. Los fabricantes de materiales dentales frecuentemente están ofreciendo nuevos adhesivos que prometen ser mejores que los anteriores, uno de ellos es el Peak ZM de la empresa norteamericana Ultradent. El fabricante lo promociona como un adhesivo a base de 10-MDP y específico para zirconia y metal, por ello sus siglas ZM. La literatura científica sobre la efectividad de este producto es escasa. Por esta razón, se considera necesario llevar a cabo una investigación comparativa in vitro entre este nuevo adhesivo y uno de los más utilizados, como es el Single Bond Universal de la también estadouniden- se 3M. Con el objetivo de tener resultados indepen- dientes sobre cual producto es mejor.
Por otra parte, un elemento fundamental para la cementación es el cemento resinoso. Actualmente,
existen cementos a base de 10-MDP y otros cemen- tos sin esta molécula. Los cementos sin 10-MDP son baratos y fáciles de conseguir, pero muchos clínicos consideran que su adhesión no sería de las mejores8,9. Sin embargo, este cemento puede ser muy efectivo cuando previamente se ha colocado un primer a base de 10-MDP. Por todos estos ante- cedentes se planteó investigar cuál es la fuerza de adhesión de dos diferentes agentes adhesivos a base de 10-MDP y si ellos son capaces de aportar buenas fuerzas adhesivas a un cemento resinoso a
base de Bis GMA, Bis–EMA y TEGDMA. La hipótesis nula fue que la resistencia de adhesión entre la zir- conia 3 YTZP y un cemento resinoso sin 10-MDP es igual entre el Single Bond Universal y el Peak–ZM.
Materiales y métodos
Los materiales utilizados en esta investigación se presentan en la siguiente Tabla 1.
Material | Fabricante | Lote | País | Composición |
Bloques de Zirconia “InCoris ZI” | Dentsply Sirona | 3314000213 | Alemania | ZrO2+HfO2+Y2O3 > 99,0% Al2O3 < 0,5% Otros óxidos < 0,5% |
Opallis Flow (Resina compuesta fluida) | FGM | 130423 | Brasil | Trietileno Glicol Dimetacrilato, Bisfenol A Etoxilado Dimetacrilato, Uretano Dimetacrilato, 1,12 – Dodecanodediol Dimetacrilato, Vidro Inerte, Antioxidante, Etil 4-dimetilaminobenzoato, Canforoquinona. |
Peak-ZM | ULTRADENT | BP988 | Estados Unidos | 10-metacriloiloxidecil dihidrógeno fosfato (MDP), Etanol, Metacrilato de 2-hidroxietilo, ácido metacrílico, Diacetato de clorhexidina, 2,6-di-terc-butil-p-cresol. |
Single Bond Universal | 3M ESPE | 2200600324 | Estados Unidos | Monómero de fosfato MDP, DMA, HEMA, Copolímero de Vitrebond, relleno, etanol, agua, silano. |
AllCem Cemento Dual | FGM | 300622 | Brasil | Bis-GMA, Bis-EMA y TEGDMA, canforoquinonas y peróxido de dibenzoila, Micropartículas de barioaluminio silicato y nano partículas de dióxido de silicio |
GC Fuji 1 Ionómero de vidrio | FUJI | 220613B | GC Europe | Polvo base de flúor aminosilicatos Líquido ácido policarboxílico |
Estudio experimental in vitro, en el cual se utili- zaron 3 bloques de zirconia In Coris ZL (Sirona. Denstply Sirona. Alemania), que fueron cortados en láminas de 1 mm de espesor en una máquina de corte Isomet Buehler 1000 (Buehler, Lake Bluff, USA). Con un disco de diamante de 0,3 mm de espesor (Extec-Blade, XL,1235. Extec Corp, Enfield, CT, USA) se obtuvieron 30 láminas que fueron pu- lidas con papel de lija 600 manualmente por un
minuto cada una. Posteriormente fueron lavadas en una cubeta ultrasónica con agua destilada por un ciclo para eliminar los excesos de polvo. Luego fueron llevadas al horno de zirconia Zyrcomat (Vita Zahnfabrik, Bad Säckingen, Germany), a una tasa de calentamiento de 33°C por minuto hasta llegar a los 1 310°C y manteniéndose esa temperatura durante 5 minutos. Fue utilizado un tiempo de en- friamiento de 8 horas.
Una vez obtenidas las muestras se formaron tres grupos experimentales:
Grupo Ionómero: grupo control, cementados con ionómero de vidrio.
Grupo Single Bond: se utilizó el adhesivo Single Bond.
Grupo Peak: se empleó el adhesivo Peak-ZM.
Elaboración de microtubos de resina
Para fabricar los microtubos de resina fluida con 3 mm de altura, se utilizó un tubo plástico de un bolígrafo que se cortó con un bisturí n°. 3 y una hoja de bisturí n°. 15. En cada tubo se aplicó resina fluida (Opallis Flow) utilizando la punta dispensadora correspondiente, luego se fotopolimerizó con una lámpara de luz LED (marca Woodpecker i-Led wod- 1 000mW/cm2 - 1 200mW/cm2) durante 20 segun- dos. Los microtubos se extrajeron de la matriz de plástico y se almacenaron en frascos herméticos y estériles hasta su cementación. Fueron elaborados 60 microtubos de resina.
Adhesión y cementación de los grupos
Se procedió a arenar todas las láminas de zirconia durante 10 segundos, a una presión de 0,5 bars, de manera vertical y a una distancia de 1 cm. Para garantizar la distancia adecuada, se colocó un alambre de ortodoncia en la boquilla del arenador. Una vez arenadas todas las láminas, fueron lavadas en una cubeta ultrasónica durante un ciclo de 360 segundos. Luego fueron secadas con un secador de pelo para evitar la contaminación de aceite.
Para la cementación se procedió de la siguiente manera:
En cada cuerpo de prueba se cementaron 2 mi- crotubos, aplicando una fuerza estandarizada en 1 Newton por medio de una máquina de peso. Esto con el fin de simular la fuerza que realizaría un dentista al momento de cementar una pieza restauradora.
Después de completar el proceso de adhesión, se almacenaron todas las muestras en agua a tem- peratura ambiente de 37°C durante 15 días. Estas fueron divididas de la siguiente manera: en la mitad superior, en donde estaba cementado uno de los microtubos se colocó la letra «I» (inmediatos). Fueron llevados inmediatamente a la prueba de ci- zallamiento en una máquina universal de ensayos.
En tanto que la mitad inferior sería identificada como «E» (envejecidos). Posteriormente se some- tieron a envejecimiento de los adhesivos por medio de 5 000 ciclos térmicos, en una termocicladora. Se utilizó un cambio de temperaturas de entre 5°C y 55°C. Una vez envejecidos, fueron llevados al ensayo de cizallamiento.
Pruebas de resistencia al cizallamiento de los grupos
Se utilizó una máquina de ensayos universales MTS TK/T5002, con el software STEP 7 Microwin 32 V 4.0. Las muestras fueron sometidas a cizallamiento con una velocidad de 0,5 mm/min.
Los valores obtenidos fueron en Newtons, y trans- formados a MPa utilizando la fórmula:
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En donde:
FA= Fuerza de adhesión
F = Es la fuerza a la que se despega el microtubo Expresada en Newtons.
a = Es el área medida en mm
Para obtener el área de la interfaz adhesiva se utili- zó la fórmula:
a= π x r2 En donde:
a= área del microtubo π= 3,1416
r2= radio del microtubo elevado al cuadrado
Resultados
Se analizaron los tres grupos, cada uno compuesto por un N=10, cada una de ellas con dos microtubos, para un total de 60 mediciones. Los promedios y las desviaciones estándar de cada grupo pueden observarse en la Tabla 2.
Grupo | Promedio inmediato | Promedio envejecido |
Grupo control (ionómero de vidrio) | 0 | 0 |
Peak-ZM | 13,54 (±0,20) | 8,05 (±0,57) |
Single Bond Universal | 5,92(±0,43) | 2,18 (±0,84) |
Todas las muestras del grupo Ionómero se despe- garon tanto inmediatamente como después de ser sometidas al envejecimiento. Por lo tanto, fueron evaluados con una fuerza de adhesión igual a 0. El grupo Single Bond obtuvo un promedio de 5,92 MPa cuando fue despegado inmediatamente, mientras que después de ser envejecido la fuerza de unión bajó a 2,18 MPa. El grupo cementado con Peak ZM obtuvo la mayor fuerza de unión. El estudio arrojó valores de 13,54 MPa para los evaluados inmediata- mente y 8,05 MPa después del envejecimiento.
Estadística
Para la estadística inferencial, se utilizó el programa estadístico Minitab V21 (Minitab Inc., Pennsylvania State University, EE. UU.). Se utilizó para el análisis una confiabilidad del 95 % y un valor de p≤ 0,05. Mediante un test de ANOVA de dos vías (agente de unión y envejecimiento) se pudo constatar con un valor p=0,000, que existió una diferencia significa- tiva entre los grupos, como se observa en la Tabla 3.
Fuente | GL | SC Ajust. | MC Ajust. | Valor F | Valor P |
Agente de unión | 2 | 1 216,63 | 608 313 | 341,27 | 0,000 |
Envejecimiento | 1 | 159,02 | 159 023 | 89,21 | 0,000 |
Error | 56 | 99,82 | 1 783 | ||
Total | 59 | 1 475,47 |
Posteriormente se realizó un análisis de compa- raciones múltiples de Tukey, donde se indicó que todos los grupos fueron diferentes (Tabla 3).
Agente de unión | N | Media | Agrupación | |
Peak-ZM | 20 | 10 854 | A | |
Single Bond | 20 | 3 727 | B | |
Ionómero de vidrio | 20 | –0,000 | C | |
Discusión
Cementar una zirconia mediante técnicas adhesivas es un desafío, debido a que no posee una fase vítrea, lo que impide el ataque eficaz del ácido fluorhídrico. En segundo lugar, su inercia química hace que sea difícil unir una zirconia a un cemento resinoso10-12. Para revertir esta situación se sugiere realizar tratamientos mecánicos y químicos de superficie. Entre los más recomendados están el arenado y la utilización de moléculas a base de 10-MDP en los primers y agentes adhesivos13,14. Nuestra investigación demostró que el tratamiento químico es más eficaz. Aquellos grupos tratados con 10 metacriloyloxidecildihidrogénfosfato tuvieron mejor fuerza de adhesión que aquel tratado con ionómero de vidrio solamente,
independientemente de haber sido arenados, como se muestra en la Tabla 4.
Los resultados de este estudio mostraron que existió diferencia significativa entre los grupos. Por lo tanto, la hipótesis nula debe ser rechazada. La variable independiente, fuerza de adhesión, fue afectada por el agente adhesivo. El grupo Peak ZM obtuvo 10,85 MPa de fuerza de unión, seguido por el grupo Single Bond Universal con los segundos mejores valores, con un promedio de 3,72MPa. El grupo control, que fue cementado con ionómero de vidrio, mostró el peor desempeño, con valores promedio de 0 MPa.
Según su fabricante, el adhesivo Peak ZM, tiene la capacidad de unirse fuertemente al zirconio, alúmina y a aleaciones metálicas. Contiene una combinación de monómeros, incluyendo el 10 me- tacriloyloxidecildihidrogénfosfato (10-MDP), que es capaz de formar enlaces químicos entre los radi- cales hidroxilos de la zirconia y una de las valencias libres del oxígeno (PO–Zr–O–)15. Este enlace se ha reportado como un factor que aumenta significati- vamente la adhesión entre el cemento resinoso y la zirconia. Nagaoka et al.16 explican que el mecanis- mo de unión entre el 10-MDP y la zirconia ocurre por medio de fuertes enlaces covalentes16. El radical fosfato de esta molécula que pierde aniones de hidrógeno. Como resultado de ello el grupo PO43–, se enlaza con el grupo hidroxilo de la zirconia (Zr- OH), formando puentes de hidrógeno. Además, el 10 metacryloyloxidecildihidrogénfosfato posee en uno de sus extremos un hidroxilo terminal despro- tonado (O-) que va a enlazarse con la Zr4+.Debido al intercambio de cargas positivas y negativas ambos iones se atraen fuertemente16. Esto explica los altos valores de adhesión obtenidos por el grupo Peak ZM.
En lo que respecta al adhesivo Single Bond Universal obtuvo un menor valor de fuerza adhesiva. A pesar de que también tiene 10-MDP en su composición, aunque posee una mayor viscosidad, debido a que su composición es más compleja. Sus vehículos son el etanol y el agua (Tabla 1). Esto podría explicar la menor fuerza de unión observada en el grupo Single Bond. El agua pudo haber contribuido a que la inter- faz adhesiva sea más débil. A pesar de que el etanol debería llevarse las moléculas de agua al momento
de evaporar, nuestros resultados indican que esto no estaría sucediendo de una manera efectiva.
Las instrucciones de uso de este adhesivo espe- cifican que se recomienda utilizar después de un arenado. Aunque, el arenado puede mejorar la fuerza de unión17,18, la absorción de agua por parte del radical fosfato podría ser inevitable, y ello pro- duciría hidrólisis de la interfaz adhesiva. Pero esta pudiera no presentarse en el Peak-ZM, debido a que solo contiene MDP y etanol. En tanto que el Single Bond, que tiene 10-MDP, DMA, HEMA, copo- límero de Vitrebond, relleno, etanol, agua y silano (ver Tabla 1). Si bien es cierto que el agua puede actuar muy bien en la dentina, pero en la cerámica más bien puede ser perjudicial.
Por otra parte, los llamados adhesivos universales también contienen silano (ver Tabla 1). Esta molé- cula se une muy bien a las cerámicas que contienen vidrio19,20. Sin embargo, la zirconia no contiene sílice de forma natural, por ello el silano no se uniría a la zirconia por ningún lado; ello explica los resultados del grupo Single Bond. Este adhesivo funciona muy bien en zirconias que han sido silicatizadas con arena triboquímica21. (sistema Rocatec 3M). En esta investi- gación se usó arena de óxido de aluminio solamente.
Para potenciar la unión a la zirconia los investi- gadores sugieren activar su superficie inerte, por medio de un arenado. Akyil et al.22 indican que el arenado es el método de tratamiento de superficie más eficaz. Hosseini et al.23 también afirman que el arenado incrementa eficazmente la rugosidad de la superficie de la cerámica y aumenta la superficie disponible. Además, el arenado es capaz de limpiar la superficie de contaminantes. Todo ello contribu- ye a mejorar la humectabilidad entre la zirconia y un cemento resinoso.
Según la literatura existente, el arenado combi- nado con la aplicación de agentes adhesivos que contienen monómeros de fosfato, resultan en una unión más resistente en comparación con otros métodos24,25. Por lo tanto, nosotros utilizamos este método como pretratamiento de superficie. Śmielak y Klimek26 explican que este proceso tiene como objetivo limpiar y preparar la superficie de la zirconia para su adhesión posterior26.
Sin embargo, este método debe ser complementa- do con un primer o un adhesivo a base de 10-MDP. Los adhesivos universales actuales ya contienen dicha molécula que es capaz de copolimerizar con el cemento de resina, por medio del terminal metacrilato, produciendo una unión fuerte. Por lo tanto, el MDP es una molécula muy eficaz para pro- mover la unión con la zirconia, siempre y cuando sea posterior a un arenado27, como demuestran los resultados de esta investigación.
Toda técnica de cementado tiene que llevar un cemento. En nuestra investigación utilizamos el cemento AllCem. Según su fabricante, no contiene 10-MDP. Se han reportado estudios con resultados contradictorios cuando se han utilizado cementos con y sin esta molécula. Unos indican que un ce- mento con 10-MDP es mejor, mientras que otros lo descartan. Chen et al.28 afirman que el 10-MDP en el agente adhesivo es suficiente para una buena adhesión entre la zirconia y el cemento de resina, lo que nuestros resultados corroboran (ver Tabla 2). Se sugieren realizar más estudios en este sentido para descartar o confirmar estos hallazgos. Esta investigación in vitro encontró que el uso de un agente de enlace a base de 10-MDP es suficiente para obtener altas fuerzas de adhesión cuando se usa un cemento sin 10-MDP. Sin embargo, estos resultados todavía no son concluyentes.
El ionómero de vidrio es otro cemento que se utiliza desde hace décadas, principalmente para cementar restauraciones de metal fundido y me- tal-cerámica29. Aunque este material puede unirse químicamente a la superficie dental, por medio de la quelación del calcio, pueden no ser ideales para restauraciones cerámicas cristalinas como el zirco- nio, ya que esta cerámica no contiene calcio. Otra limitación de este material es su baja resistencia y solubilidad en ambientes húmedos, debido a que se presenta en forma de polvo-líquido. En nuestra investigación, al no usar muestras completamente adaptadas, la infiltración de agua y humedad pudo ser inevitable, lo cual explica los bajos o nulos valo- res de adhesión obtenidos en el grupo con ionóme- ro. Por último, debido a que el ionómero de vidrio no contiene radicales de metacrilato, es imposible establecer uniones químicas con la zirconia.
En lo que tiene que ver con la metodología emplea- da, el envejecimiento es muy importante pues este simula las condiciones de la boca. Aunque es muy difícil replicar todas las condiciones in vivo, por lo menos el envejecimiento por termociclado, ayuda a los investigadores a comprender como se com- portarían los adhesivos en medio del intercambio del calor al frío. Es una técnica ampliamente utili- zada a nivel mundial30, cuyo objetivo es estresar las muestras y observar la respuesta de los adhesivos y cementos en estas condiciones.
Las mejores pruebas in vitro para analizar la adhe- sión son: cizallamiento, microcizallamiento, macro y microtensión y push out. Cada una de ellas tiene ventajas y desventajas, en nuestro caso optamos por el ensayo de cizallamiento debido a su facilidad y bajo costo. Con respecto al tamaño de nuestra muestra, es importante destacar que un tamaño pequeño puede resultar en una baja potencia es- tadística. A pesar de estas limitaciones, el ensayo fue muy preciso, lo que se evidencia en la baja des- viación estándar mostrada en la Tabla 2. Aunque existe la posibilidad de un falso negativo, esto no debería afectar la discusión.
Conclusiones
Con las limitaciones del estudio, se concluye que:
El primer de zirconia Peak ZM produjo los me- jores valores de adhesión comparados con el Single Bond Universal.
El primer Peak ZM en combinación con un cemento resinoso sin 10-MDP mantiene muy buenos valores a adhesión aún después de ser envejecido
El ionómero de vidrio no produce fuerzas de ad- hesión a la zirconia.
Declaración de conflicto de interés
Los y las autores/as declaran no tener ningún con- flicto de interés.
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