Resinas compuestas
I Generalidades
I.1 Definiciones
I.2 Composición
I.2.1 Fase orgánica
I.2.2 Cargos
I.2.3 Agente de acoplamiento organomineral
II Clasificación de las resinas compuestas
II.1 Dependiendo de la viscosidad, modo de polimerización, indicaciones clínicas
II.2 En función del tamaño de las cargas
II.3 Dependiendo del tamaño de las cargas y de la viscosidad
III Polimerización
III.1 Polimerización de resinas compuestas dentales
III.1.1 Quimiopolimerización
III.1.2 Fotopolimerización
III.2 Principales modos de polimerización de los composites dentales – Resumen
IV Propiedades de los materiales compuestos
IV.1 Importancia de la fase inorgánica: porcentaje de cargas
IV.2 Propiedades mecánicas
IV.2.1 Resistencia a la flexión
IV.2.2 Resistencia a la tracción
IV.2.3 Módulo de Young
IV.2.4 Dureza
IV.2.5 Envejecimiento y desgaste
IV.3 Propiedades fisicoquímicas
IV.3.1 Contracción de polimerización
IV.3.2 Propiedades térmicas
IV.3.3 Absorción y solubilidad del agua
IV.3.4 Propiedades ópticas y radiográficas
IV.3.5 Adhesión
Conclusión
INTRODUCCIÓN
Problemas estéticos y electroquímicos de las amalgamas, fragilidad, solubilidad y mala biocompatibilidad de los silicatos y resinas de PMMA (Polimetilmetacrilatos),
condujo al desarrollo de un nuevo tipo de material en la década de 1960: las resinas compuestas. Por ello se han desarrollado para superar en particular las deficiencias estéticas de los empastes anteriores: silicatos y resinas acrílicas.
1953: Bowen añade rellenos de cuarzo a las resinas epoxi.
1955: Buonocore introduce el concepto de “mordiente”
1956: Bowen crea Bis-GMA (bisfenol A glicidil dimetacrilato),
1962: Bowen presenta la patente para Bis-GMA.
I GENERALIDADES:
I.1 DEFINICIONES:
En odontología, una RESINA COMPUESTA es un material formado por una MATRIZ DE RESINA ORGÁNICA y un refuerzo formado por RELLENOS. La cohesión entre estos dos materiales está asegurada por un agente de acoplamiento, un SILANO.
Representación esquemática de una resina compuesta.
Resinas compuestas
I.2 COMPOSICIÓN
I.2.1 Fase orgánica
La fase orgánica (= fase continua o dispersante) constituye en promedio entre el 24 y el 50% del volumen del compuesto. Incluye resina matriz, reductores de viscosidad, sistema de polimerización y varios aditivos.
1 – Resina matriz:
Las resinas de matriz son los componentes químicamente activos del compuesto. Estos son todos
Monómeros “R – di metacrilatos”, haciendo así que todas las resinas compuestas sean compatibles entre sí y con los adhesivos. Se derivan de Bis-GMA y poliuretanos .
● Bis-GMA
Bis-GMA y sus derivados forman la base de la mayoría de las resinas matriciales. Su síntesis se realiza en dos etapas:
1/Reacción de esterificación:
Reacción de esterificación del ácido metacrílico y el alcohol glicidílico
2/ Reacción por adición:
El agua hidroliza el enlace éster del metacrilato de glicidilo y el bisfenol A dando
nacimiento en Bis-GMA.
Reacción de adición de metacrilato de glicidilo y bisfenol A que da lugar a
en Bis-GMA
Características de la molécula Bis-GMA:
– Los anillos aromáticos endurecen la molécula.
– la presencia de un ciclo fenólico permite reducir la contracción de fraguado pero conduce a una
alta viscosidad.
– Los hidroxilos provocan una viscosidad significativa de la matriz no polimerizada.
● Uretanos:
Reacción de formación de UDMA
Características de UDMA:
– alto peso molecular con baja toxicidad para la pulpa.
– menor viscosidad que el Bis-GMA pero contracción de fraguado elevada
– sin enlace éster para reducir el riesgo de hidrólisis de la matriz.
2 – Controladores de viscosidad
Los monómeros de Bis-GMA y dimetacrilato de diuretano son líquidos altamente viscosos. La adición de una gran cantidad de rellenos provoca la formación de un material de consistencia demasiado espesa para la clínica. Por ello, para contrarrestar este problema se añaden monómeros (diluyentes) de baja viscosidad, siendo los más utilizados:
– TEGDMA : dimetacrilato de trietilenglicol
TEGDMA
Efecto del diluyente sobre las propiedades físicas:
– mayor retracción del agarre
– hace que la resina sea más flexible y menos quebradiza
– reduce su resistencia a la abrasión.
3- Agentes de polimerización
La polimerización de composites se basa en la descomposición de una molécula (INICIADOR) por un ACTIVADOR en RADICALES LIBRES (R*). Los radicales libres inician la apertura del enlace de vinilo del monómero y el alargamiento del polímero.
Representación esquemática del mecanismo de polimerización en cadena de la polimerización radical.
R* = radical libre.
● Agentes de quimiopolimerización
– Los principales ACTIVADORES:
– aminas (DMPT, para amino metil acetato y sus derivados): inhibidas por la humedad,
se vuelven marrones a medida que envejecen.
– ácido para-toluenosulfínico : inestable, no se vuelve marrón, se inactiva con el oxígeno atmosférico
– tioureas sustituidas
– ácido ascórbico .
– Los PRIMERS principales: Son los peróxidos:
– peróxido de benzoilo
– peróxido de cumeno
– hidroperóxido de tributilo.
● Agentes de fotopolimerización
– ACTIVADOR = fotones (luz) en una determinada longitud de onda
– INICIADOR = amina terciaria (DMAEMA : DiMetilAminoEtilMetAcrilato) + FOTOSENSIBILIZADOR.
El fotosensibilizador más utilizado es la CAMFOROQUINONA (CQ) (absorción máxima
en el azul a 466,5 nm) pero también se utilizan otras dos moléculas: Lucirina
TPO y fenilpropanediona (picos de absorción más cercanos a los rayos UV).
Después de la irradiación, se forma un complejo FOTOSENSIBILIZADOR-AMINA (ex CQ-DMAEMA) que genera un radical libre.
4- Inhibidores de la toma
Para evitar la polimerización espontánea durante el almacenamiento de materiales compuestos, se añaden derivados de fenol como inhibidores de la polimerización:
– hidroquinona (puede causar decoloración)
– éter monometílico de hidroquinona
– BHT: (2, 4, 6-triterbutilfenol)
I.2.2 Cargos:
La fase inorgánica está formada por los rellenos que refuerzan el material. Estos cargos
están unidos a la matriz a través de un silano.
1- Naturaleza de los cargos:
Los rellenos, en su mayoría minerales, varían de un compuesto a otro pero están compuestos de SÍLICE (SiO2) en diferentes formas y otros tipos de partículas:
● Rellenos minerales
Los rellenos minerales se forman a partir de:
– SÍLICE (SiO2) en diferentes formas:
o en formas cristalinas (cristobalita, tridimita, cuarzo): estas formas son duras y resistentes.
o en forma no cristalina (vidrio: vidrio borosilicato): interesantes cualidades mecánicas y estéticas.
– VIDRIOS DE METAL PESADO que confieren al material su opacidad radioeléctrica:
o silicato de vidrio de bario o estroncio
o vidrio de dióxido de circonio
o itrio trifluorado o iterbio (YbF3).
● Cargos orgánicos:
Se trata de rellenos a base de cerámicas modificadas orgánicamente, denominados OrMoCers . Se trata de macromonómeros compuestos por un núcleo de sílice inorgánica injertado con grupos metacrilato multifuncionales.
También encontramos cargas organo-orgánicas: (+/- 20 μm de TriMetilolPropano
Trimetacrilato).
● Rellenos organominerales:
Los rellenos organominerales tienen un núcleo mineral (sílice vítrea o aerosil) y un
Matriz de resina polimerizada que recubre el núcleo.
Las microcargas se utilizan exclusivamente en esta forma.
2 – Tamaño de las cargas:
| Amable | Cargar | Ejemplos |
| Macrocargado | 1 a 40 µm | Conciso® |
| Microcargado | 0,04 µm | Durafill VS® Filtek A 110® |
| Híbrido | 0,5 a 30 µm | Ouixfil® |
| Microhíbrido | 0,1 a 10 µm | Z100®, Z250®, Tetric Ceram®, Miris®, Tetric Flow® |
| Nanocargado | 2 a 70 nm | Filtek Supreme® Tetric EvoCeram® |
Tamaño medio de partículas de rellenos en resinas compuestas
● Propiedades de las cargas
– alta dureza
– inercia química
– índice de refracción cercano al de las matrices de resina
– opacidad controlada mediante la adición de pigmentos de dióxido de titanio (TiO2).
3- Morfología y granulometría
La forma de las cargas varía según el método de preparación:
• angular: obtenido por rectificado y atrición
• redondeado: resultado de la sinterización
• esférico: proceso sol-gel (emulsión) o atomización.
3- Tasa de carga
La proporción de rellenos se puede expresar como fracción de masa (% en peso) o fracción de volumen (% en volumen).
EXISTE TODO EL INTERÉS EN AUMENTAR LAS CARGAS Y REDUCIR SU DIMENSIÓN PERO ESTOS DOS PUNTOS AUMENTAN LA VISCOSIDAD DEL COMPUESTO.
| Familia | Viscosidad | % cargas (peso) | % de cargos (volumen) |
| Macrocargado | Promedio | 78 | 67 |
| Microcargado | Promedio | 57.1 | 42.7 |
| Líquido | 52 | 38.1 | |
| Microcargado reforzado | Promedio | 72.8 | 58,5 |
| Compactable | 77 | 46 | |
Híbridos | Promedio | 78 | 60 |
| Líquido | 64,5 | 45.9 | |
| Compactable | 79.1 | 66.1 | |
| Ormoceros | Promedio | 76,7 | 59.4 |
| Líquido | 63 | No disponible |
Tasa de carga de resinas compuestas
I.2.3 Agente de acoplamiento organomineral
Un agente de acoplamiento organomineral es una molécula bifuncional que logra la cohesión entre los rellenos y la fase orgánica. Esta molécula suele ser un silano.
Esta molécula bifuncional (por ejemplo, γ- (metacriloxi)propiltrimetoxisilano) tiene:
• en un extremo, un átomo de Si se une a tres grupos OH que interactúan con las funciones OH libres en la superficie de la carga (dimensionamiento).
• en el otro extremo un grupo metacrilato que reacciona con la resina matriz durante la polimerización.
y-(metacriloxi)propiltrimetoxisilano (silano)
La hidrólisis de los enlaces establecidos entre los rellenos y la matriz conduce a la descohesión de las fases orgánica y mineral, provocando un envejecimiento prematuro y rápido de la resina compuesta.
II CLASIFICACIÓN DE LAS RESINAS COMPUESTAS
II.1 CLASIFICACIÓN DE LAS RESINAS COMPUESTAS SEGÚN SU VISCOSIDAD:
VISCOSIDAD: Fluidos < Promedio < Compactable.
II.2 CLASIFICACIÓN DE LAS RESINAS COMPUESTAS SEGÚN SU MÉTODO DE POLIMERIZACIÓN:
MODO DE POLIMERIZACIÓN: Quimiopolimerizable, Fotopolimerizable, Dual (quimio y fotopolimerizable).
II.3 CLASIFICACIÓN DE LAS RESINAS COMPUESTAS SEGÚN SUS INDICACIONES CLÍNICAS:
INDICACIONES CLÍNICAS REQUERIDAS: Anterior, Posterior, ‘Universal’.
III POLIMERIZACIÓN
III.1 POLIMERIZACIÓN DE RESINAS DENTALES COMPUESTAS:
La polimerización de un composite dental es una reacción de polimerización en cadena. EL
El punto de partida es la descomposición de un iniciador en radicales libres (= estado activado). La activación puede ser de origen térmico (termopolimerización), químico (quimiopolimerización) o fotoquímico (fotopolimerización).
Representación esquemática de la activación del iniciador en la polimerización.
En las restauraciones con técnica directa, solo se utilizan la quimio y la fotopolimerización.
usado.
Mecanismo de polimerización radical
= adición de tipo “radical homogéneo” en 3 FASES:
– Fase de INICIACIÓN = activación de monómeros por radicales libres (lenta, energética)
– Fase de PROPAGACIÓN = adición, crecimiento del polímero (rápido)
– Fase de TERMINACIÓN = parada (desaparición de radicales libres) – (recombinación).
Fin de la reacción = FASE DE TERMINACIÓN:
– combinación de 2 cadenas crecientes por su extremo radical (adición)
– fijación de un fragmento de iniciador en el extremo radical
– saturación del extremo radical por H+ (desproporción)
III.1.1 Quimiopolimerización
III.1.1.1 Principio de la quimiopolimerización
Un electrón del nitrógeno (N) se une al peróxido (benzoilo) creando un radical libre (R*).
Esta es una reacción de oxido-reducción.
Reacción de quimiopolimerización
R*: radical libre, M: monómero, M*: monómero activado
III.1.2 Fotopolimerización:
Representación esquemática de la fotopolimerización.
R*: Radical libre, M: Monómero, M*: Monómero activado
Ventajas de PhotoP / ChemoP :
– Menor porosidad
– Distribución homogénea de activadores
– Horario de trabajo flexible
La calidad de la fotopolimerización depende de :
– Potencia útil de la lámpara
– Fuente de luz / distancia de obturación
– El color, la tasa y la naturaleza de los cargos.
Grado de conversión :
El grado de conversión es el porcentaje de enlaces dobles [C=C] que se convierten en [CC]
Durante la reacción de polimerización.
Nunca es del 100% y no supera el 50 al 60% para resinas compuestas fotopolimerizables. El grado de conversión depende del modo de polimerización:
quimio- < foto- < termo polimerización.
Depende de:
. de la naturaleza de la matriz y las cargas
. del tamaño de las cargas
. del tinte compuesto
. del poder de la fuente de luz
. del tiempo de irradiación.
Principales modos de polimerización de los composites dentales
IV.2 PROPIEDADES MECÁNICAS:
IV.2.1 Módulo de elasticidad:
| Familia | Viscosidad | Módulo de elasticidad (GPa) |
| Macrocargado | Promedio | 12.3 |
| Microcargado | Promedio | 5.2 |
| Líquido | 4.4 | |
| Microcargado reforzado | Promedio | 6.8 |
| Compactable | 6.5 | |
Híbridos | Promedio | 9.3 |
| Líquido | 4.5 | |
| Compactable | 9.5 | |
| Ormoceros | Promedio | 6.9 |
| Líquido | 4.4 |
Módulo de elasticidad de las resinas compuestas
IV.2.2 Resistencia a la flexión:
| Familia | Viscosidad | Resistencia a la flexión (MPa) |
| Macrocargado | Promedio | 109.7 |
| Microcargado | Promedio | 66.3 |
| Líquido | 96 | |
| Microcargado reforzado | Promedio | 90.4 |
| Compactable | 125 | |
Híbridos | Promedio | 109 |
| Líquido | 88 | |
| Compactable | 112 | |
| Ormoceros | Promedio | 100.4 |
| Líquido | 86,7 |
Resistencia a la flexión de las resinas compuestas
IV.2.3 Dureza:
| Familia | Viscosidad | Dureza Vickers |
| Macrocargado | Promedio | 62.3 |
| Microcargado | Promedio | 30.8 |
| Líquido | 30 | |
| Microcargado reforzado | Promedio | 35 |
| Compactable | 41.5 | |
Híbridos | Promedio | 57 |
| Líquido | 20.6 | |
| Compactable | 50.2 | |
| Ormoceros | Promedio | 49.1 |
| Líquido | 20.6 |
Dureza de las resinas compuestas
IV.2.4 Desgaste:
Siendo el punto débil de estos materiales, varias teorías proponen una interpretación del desgaste y degradación de los composites:
– Teoría de microfracturas: Basada en la diferencia de módulos elásticos matriz/carga.
– Teoría de la hidrólisis del silano: Hidrólisis del enlace matriz/carga en presencia de agua y saliva.
– Teoría de la absorción química: Interacción entre los componentes salivales y alimentarios
– Teoría de la protección: Desgaste en zonas no expuestas a contactos oclusales.
IV.2.5 Mecanismos de envejecimiento:
El envejecimiento puede deberse a la descomposición entre el silano y los rellenos o a la descomposición de los mismos.
cadena de polímero:
1. Rotura entre organosilanos y cargas :
Las principales causas de fallo entre el silano y los rellenos son:
– defectos superficiales (grietas asociadas a la contracción de polimerización, porosidades creadas por la eliminación de cargas durante el pulido).
– burbujas de aire en el compuesto.
– polimerización incompleta del material.
2. Ruptura de eslabones dentro de la cadena :
Bajo la acción combinada de la temperatura, la luz y el oxígeno en el aire.
Los compuestos más resistentes son generalmente híbridos, pero el material no es el único factor responsable; En particular, hay que añadir el tamaño y la localización de la restauración, así como la aplicación del material.
En resumen, el desgaste es mayor en los molares que en los premolares y otros dientes, en restauraciones grandes que en las pequeñas, en zonas sometidas a contactos oclusales y en los primeros años tras la colocación del material.
IV.3 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS
IV.3.1 Contracción de polimerización:
| Familia | Viscosidad | Módulo de elasticidad (GPa) | Resistencia a la flexión (MPa) | Dureza Vickers | Retracción del zócalo |
| Macrocargado | Promedio | 12.3 | 109.7 | 62.3 | 1.8-2.4 |
| Microcargado | Promedio | 5.2 | 66.3 | 30.8 | 3.08 |
| Líquido | 4.4 | 96 | 30 | No disponible | |
| Microcargado reforzado | Promedio | 6.8 | 90.4 | 35 | 3.15 |
| Compactable | 6.5 | 125 | 41.5 | 2.7 | |
Híbridos | Promedio | 9.3 | 109 | 57 | 3.04 |
| Líquido | 4.5 | 88 | 20.6 | 4.68 | |
| Compactable | 9.5 | 112 | 50.2 | 2.58 | |
| Ormoceros | Promedio | 6.9 | 100.4 | 49.1 | 2.05 |
| Líquido | 4.4 | 86,7 | 20.6 | 2.92 |
Contracción de fraguado de resinas compuestas
La contracción de polimerización de las resinas compuestas de matriz acrílica es inherente a la propia reacción de polimerización y depende de su composición química, de la fracción de volumen de las cargas y del grado de conversión (medida del grado de polimerización) durante la polimerización, que nunca es total y uniforme.
Estas limitaciones pueden tener consecuencias clínicas negativas:
• Tensiones en los tejidos dentales que pueden provocar curvatura de las cúspides, debilitamiento o rotura del esmalte.
• +/- desgarros extensos y profundos a nivel articular con creación de un hiato periférico que promueve la percolación marginal, decoloraciones, reacciones pulpares inflamatorias, recurrencia de caries.
• Restricciones internas en el material que favorecen la rotura parcial o total de la unión resina-partícula, aparición de fracturas cohesivas en el material.
• Disminución de la resistencia mecánica.
Para limitar las consecuencias clínicas, se mantienen vigentes diferentes procedimientos adoptados desde hace mucho tiempo: técnica de obturación (estratificación, cantidad de material/capa), polimerización (por ejemplo: polimerización “soft start”), factor de configuración (factor C), etc.
Técnica de laminación de resina compuesta
IV.3.2 Propiedades térmicas
También intervienen en la integridad del sello periférico:
IV.3.2.1 Coeficiente de expansión térmica:
El coeficiente de expansión térmica de las resinas compuestas es de 2 a 4 veces mayor que
el de los tejidos dentales:
• 25,10-6/°C < compuestos de macrocarga < 35,10-6/°C
• 22,10-6/°C < compuestos híbridos < 35,10-6/°C
• 45,10-6/°C < compuestos microcargados < 70,10-6/°C
Recordatorio: Correo electrónico: 11.4.10-6/°C y dentina: 8.3.10-6/°C
Pueden aparecer tensiones en la interfaz material/diente durante los cambios de
temperatura.
IV.3.2.2 Conductividad térmica:
Las resinas compuestas tienen una conductividad térmica baja (1,09 Wm-1.K-1), cercana a
el del esmalte (0,93 Wm-1.K-1) y dentina (0,64 Wm-1.K-1), a diferencia de la amalgama (83 Wm-1.K-1).
IV.3.3 Absorción de agua:
El comportamiento del agua de las resinas compuestas está directamente relacionado con la calidad de la polimerización.
• Absorción de agua entre 0,2 y 2,2 mg/cm2.
• La solubilidad en agua después de 2 semanas varía entre 0,01 y 2,2 mg/cm2,
• La expansión volumétrica resultante (0,3 a 4%) compensa la contracción de polimerización.
IV.3.4 Propiedades ópticas y radiográficas:
La reducción del número de tonos disponibles en un sistema y la aparición de nueva terminología caracterizan la evolución colorimétrica de las nuevas resinas compuestas.
Las diferencias de opacidad se consiguen mediante las diferencias en el índice de refracción entre los
cargas y matrices minerales; Los diferentes niveles de saturación se obtienen mediante concentraciones variables de óxidos metálicos.
Los elementos pesados contenidos en las cargas (alto número atómico) permiten la visualización radiográfica.
IV.3.5 Adhesión
Una resina compuesta no se adhiere espontáneamente a los tejidos dentales. Para la adhesión a los tejidos dentales se debe utilizar un sistema adhesivo:
– Grabado de esmalte (microretenciones), dentina (apertura de túbulos), acondicionamiento o eliminación de frotis de dentina.
– Agente de acoplamiento esmalte-dentina: los mejores resultados se obtienen con adhesivos cargados y con un disolvente que no contenga acetona (volátil, muy dependiente del operador).
CONCLUSIÓN
La evolución estructural de los composites ha estado marcada principalmente por el aumento del porcentaje de cargas, la reducción de su tamaño, la modificación de su forma, la mejora del agente de acoplamiento (silano) y el uso de partículas de carga menos duras. La consistencia de estos materiales también se ha diversificado, ya que inicialmente se ofrecían en una única viscosidad media “clásica”, y ahora existen también en forma de composites fluidos y composites compactables (“packables”).
De los compuestos macrocargados a la tecnología “nano”, pasando por los microhíbridos
Y las resinas compuestas, como los ormoceros, han experimentado un fuerte desarrollo.
Actualmente podemos distinguir tres familias de resinas compuestas: MACRORELLENOS, HÍBRIDOS y MICRORELLENOS, siendo los híbridos los que comprenden el mayor número de materiales . Entre estos, podemos distinguir microhíbridos (tamaño medio de partículas de carga < 1 μm) y microhíbridos nanocargados (que contienen partículas nanométricas).
Resinas compuestas
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