Analisis comparativo de las propiedades quimico fisicas de composites dentales fotopolimeridados con lampara convencional y led



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ANALISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE COMPOSITES DENTALES FOTOPOLIMERIZADOS CON DOS TIPOS DE LAMPARAS


Y. Veranes1, J. M. Cervantes2, J. V. Cauich 2, W. Herrera2, A. A. Mejias2, R. Peñazola2, A. C. Guastaldi3

1Centro de Biomateriales. Universidad de La Habana. La Habana Cuba. AP10600, Email yayma@biomat.uh.cu

2 Centro de Investigaciones Científicas de Yucatán, Mérida, Yucatán, 97200 México.

3 Instituto de Química. Universidad Estadual Paulista UNESP, Araraquara, São Paulo, Brasil

RESUMEN

En el presente trabajo se estudian las propiedades de dos composites dentales, uno experimental y otro comercial (Tetric Ceram®), curados utilizando dos tipos de fuentes de luz, una lámpara convencional y una LED. El composite experimental (CAY) fue preparado con la matriz Bis-GMA/ TEEGDMA/MPS y relleno de cuarzo-aerosil OX50. A los composites se les determinó profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua según la norma ISO (4049:2009), también fueron estudiados por DMA, ATD y SEM. CAY presentó valores adecuados de las propiedades estudiadas. El composite comercial exhibió los mejores valores de profundidad de curado, siendo mayores, para ambos, cuando se utiliza la lámpara convencional. La absorción y la solubilidad no dependieron del tipo de lámpara usada. CAY presentó mayor Tg y menor módulo que el composite comercial. Se observó un ligero aumento de la Tg, cuando son curados con LED. Ambas unidades de curados son efectivas para polimerizar los composites estudiados.
Palabras claves: composites dentales, LED, Luz hálogena
1. INTRODUCCION
Entre los materiales que se utilizan para reparar el tejido dental dañado se encuentran los composites dentales o resinas compuestas como también son conocidas en el argot estomatológico. La mayoría de los composites dentales están formados por una mezcla de monómeros acrílicos y relleno inorgánico. Los composites con cargas híbridas (mezcla de partículas microfinas con otras de mayor tamaño) son materiales muy usados en la práctica odontológica restaurativa para combinar la dureza de los macro-rellenos, con el alto brillo obtenido en el pulido final de los composites con micropartículas (1,2).

La rápida polimerización de la fase monomérica de estos materiales, por vía radicálica, puede ser iniciada tanto por la vía química como por la acción de la luz. Así, según el mecanismo de polimerización, las resinas compuestas se clasifican en autopolimerizables y fotopolimerizables, respectivamente. Los sistemas fotopolimerizables le permiten al estomatólogo un mayor tiempo de trabajo, ya que la polimerización solo comienza con la irradiación del material (1-4).

Las lámparas de luz hálogena presentan un foco constituido por un filamento de cuarzo-tungsteno, el cual emite una luz blanca, que mediante un filtro solo deja pasar al conductor luz azul, con la que se activa el fotoiniciador que contiene el composite, en el caso de las lámparas LED, estas presentan diodos simétricamente ordenados que emiten una luz azul (440-490 nm). Esta tecnología LED, permite entre otras ventajas, la no generación de calor que presentan las lámparas halógenas (5-8). Debemos tener en cuenta que la efectividad de la fuente de foto polimerización depende también de la composición de las resinas compuestas. Factores como, el contenido y tipo de relleno, el sistema de fotoiniciación, composición de la matriz inciden en eficacia de polimerización (9).

En el presente trabajo tiene como objetivo estudiar las propiedades de dos composites dentales, uno experimental y otro de la casa comercial Ivoclar Vivadent, curados utilizando dos tipos de fuentes de luz, una lámpara convencional halógena y una LED para evaluar su efectividad.


2. MATERIALES Y METODOS
2.1 Materiales y Reactivos
El composite experimental (CAY) fue preparado usando como matriz la mezcla monomérica de 2,2 bis- [p- (2-hidroxi-3 metacriloxipropoxi) fenil] propano (Bis-GMA)/ dimetacrilato de tetraetilenglicol (TEEGDMA) y - metacriloxipropiltrimetoxisilano (MPS) y como relleno inorgánico una combinación de cuarzo con 8% de Aerosil OX50. El sistema de iniciación fue el par camforquinona (CQ)/ metacrilato de N,N dimetilaminoetilo (DMAEMA). Todos los reactivos utilizados fueron suministrados por Aldrich, el aerosil OX50 por Degussa y el cuarzo por el laboratorio Isaac del Corral, de la Empresa Geólogo Minera de Cuba. Se utilizó como referencia la resina comercial Tetric Ceram®, color A3 (A3 Comercial), de la casa comercial 3M, lote M47239.


2.2 Caracterización
Para el análisis de la morfología, tamaño de los rellenos se utilizó la microscopía electrónica de barrido, ZEISS DSM-950, JEOL JSM-840.

Para el curado de los composites dentales se emplearon dos lámparas, una de luz halógena (Spectrum 800, Dentsply. Alemania, de la casa comercial 3M) y otra de LED (RADII, Australia). El tiempo de irradiación de los composites fue 40 s en cada caso. La profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua de los composites fueron determinadas según la norma ISO 4049: 2009

Para el análisis de las propiedades viscoelásticas de las resinas, se utilizó un equipo de DMA (Rheometric Scientific DMA Mk III). Los registros se realizaron en el intervalo de -50 a 200C, con velocidad de 10/min. y frecuencia de 1 Hz.

El análisis térmico gravimétrico (TGA) fue realizado en un SETARAM SETYSYS EVOLUTION16-18, en el intervalo de temperatura de 30 a 700oC con velocidad de 5oC/min.


3. RESULTADOS Y DISCUSION

3.1 Caracterización de los materiales usados como relleno
En la Fig.1 se muestran las micrografías de los materiales usados como relleno para la preparación del composite CAY, como se puede observar el aerosil OX50 (izquierda) presenta partículas semiesféricas de tamaños alrededor de los 150nm.






Figura 1. Micrografías del aerosil OX5O (izquierda) y el cuarzo (derecha) utilizados como relleno en la preparación del composite experimental CAY.
Por su parte, el cuarzo se presenta en forma irregular y partículas de mayor tamaño, entre 3 a 5 µm. Con esta combinación de cuarzo-aerosil se pretende incorporar un relleno híbrido donde el aerosil ocupe los espacios entre las partículas de cuarzo y confiera mejores propiedades al composite.
3.2 Evaluación de las propiedades de los composites estudiados
3.2.1 Profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua

La profundidad de curado es una propiedad importante de las resinas compuestas fotopolimerizables que nos da una medida de la eficiencia de la polimerización, aspecto decisivo en el comportamiento de los composites. La absorción y la solubilidad, son parámetros que se deben controlar igualmente en los materiales dentales. Ambos están relacionados con las cantidades de monómeros que quedan sin reaccionar y de otras moléculas pequeñas no polimerizables, así como con algunas cadenas poliméricas de pequeño tamaño que migran de la matriz curada hacia el medio. Por ello, la solubilidad es considerada como una medida indirecta de la toxicidad del material y la absorción como una medida de los cambios estructurales en la matriz polimérica formada; ya que la entrada del disolvente en su interior da lugar a un distanciamiento entre las cadenas de la red (11-13).


Tabla 1. Resultados de la profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua de los composites estudiados.


Composites

Profundidad de curado (mm)

Absorción en agua (µg/mm3)

Solubilidad en agua (µg/mm3)

LED

H

LED

H

LED

H

CAY

2,37 (0,06)a

2,59

(0,06)b



23,54

(0,54)c



23,14

(0,65)c



1,32

(0,38)e



1,34

(0,18)e



Tetric Ceram (color A3)

2,43

(0,03)a



2,61

(0,01)b



16,78

(0,24)d



16,77

(0, 98)d



0,57

(0,21)f



0,64

(0,26)f



a, b, c, d, e, f grupos estadísticamente homogéneos.
La tabla 1 recoge los resultados de la profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua de los dos composites polimerizados con los dos tipos de lámparas. Como puede observarse en la misma, el composite experimental tiene profundidad de curado similar a la del composite comercial, cumpliendo ambos con los requerimientos de la norma ISO para esta propiedad, al presentar valores superiores a 2 mm. No hay diferencias significativas en la profundidad de curado de los composites cuando son curados con la misma lámpara pero si entre los valores obtenidos con cada una de ellas (LED y halógena), siendo superior esta propiedad para los composites curados con luz halógena, resultados similares fueron obtenidos para el composite Tetric Ceram por Silva, EH. y colaboradores, lo que es avalado por el espectro de luz emitido para cada una de la unidades de curado (9).

Ambos composites cumplen con los requerimientos de la norma para la absorción y la solubilidad en agua, al presentar valores por debajo de 40 y 7,5 µg/mm3, respectivamente. El composite CAY mostró valores superiores a los del composite comercial para ambas propiedades, lo que es explicable atendiendo a la composición de cada uno de ellos, el Tetric Ceram tiene mayor contenido de relleno que el experimental, por lo que el porcentaje de matriz en este último es mayor siendo responsable del aumento de estas propiedades en el composite.

Como se puede observar no hay diferencias significativas en los valores de absorción y solubilidad cuando se utiliza una u otra lámpara de curado, concluyendo que a pesar de encontrar diferencias en la profundidad de curado esta no se tradujo en una mayor absorción y solubilidad de los materiales curados con LED.
3.2.2 Estudio por DMA

El estudio por DMA fue corrido desde -50 a 200oC, en la Fig. 2 se muestran los resultados de módulos de almacenamiento y tangente δ para los composites curados con las dos lámparas. Como se observa, para el composite comercial hay una disminución del módulo inicial cuando el curado se realiza con LED y a partir de los 50oC coinciden plenamente los valores para ambas unidades de curado, los valores de la Temperatura de transición vítrea son 70 y 72oC para el composite curado con luz halógena y LED, respectivamente. Para el composite experimental se observa un comportamiento similar de los módulos y es mayor el desplazamiento de la Tg (de 82 a 102oC) del curado con luz halógena al curado con LED.








Figura 2. Resultados de DMA de lo composites.
3.2.3 Análisis termogravimétrico de los composites estudiados
El análisis termogravimétrico de los composites curados con LED se muestra en la Fig.3, el composite CAY experimenta un único efecto a los 431 oC, con una pérdida de masa asociada al 29,3%, correspondiente a la degradación de la matriz polimérica. Por su parte, el composite comercial experimenta dos efectos uno con ligera pérdida de masa (6.6%) a los 368 oC y el otro mayor (17.8%) a los 451 oC, donde se completa la degradación de la matriz, se corrobora que el porcentaje de relleno inorgánico en el composite comercial es 75,6%.






Figura 3. Resultados del TGA de los composites CAY y A3 comercial curados con LED.
La pérdida de masa en el composite CAY es mayor que para el comercial, lo se corresponde con su menor porcentaje de relleno (70.7%). Resultados similares se obtienen para los composites curados con luz halógena. Estudios por DSC y TGA de composites dentales comerciales, realizados por otros autores (13), refieren los 270oC como la temperatura inicial de degradación de los composites.
CONCLUSIONES
El composite experimental mostró valores adecuados de profundidad de curado, absorción y solubilidad en agua. Siendo comparable la profundidad de curado con la del composite comercial. La absorción y solubilidad en agua fueron ligeramente superiores a la del composite comercial, pero dentro de los parámetros exigidos para este tipo de material. Para la profundidad de curado se observó diferencias significativas cuando se usa una lámpara u otra, siendo superiores los valores de esta propiedad cuando se emplea la lámpara de luz halógena. La absorción y solubilidad en agua de los composites fue similiar para las dos unidades de curado utilizadas. Los valores de Tg, en ambos composites, fueron ligeramente superiores cuando se polimerizaron con LED. Ambas unidades fueron efectivas para el curado de los composites estudiados.
REFERENCIAS

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4. Davidenko, N., García R. y Sastre R., “Composites dentales: efecto de la interfase y de otros factores sobre su durabilidad”. Revista de Plásticos Modernos. 81 (535), 54-63, 2001.

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8. Carrillo, A. Análisis comparativo in vitro del sellado marginal de restauraciones de resina compuesta activadas con lámpara convencional y lámpara LED. 2005 67pTesis (Cirujano Dentista). Faculatad de Odontología. Universidad de Chile. Santiago de Chile.

9. Silva EH, Albuquerque RC, Lanza LD, Vieira GC, Peixoto RT, Alvim HH, Yoshida MI. Influence of different light sources on the conversion of composite resins. Indian J Dent Res;22:790-4, 2011.

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COMPARATIVE ANALYSIS OF PHYSICAL CHEMICAL PROPERTIES OF DENTAL COMPOSITES CURED WHIT TWO LIGHT CURING UNITS

Abstract

The aim of this study was to prepare a light-cured dental composite from a new monomeric system and to evaluate their physical-chemical properties using two different light curing units (LED and Halogen). Experimental composite was prepared from 2, 2 bis [4-(2-hidroxy 3-metacriloxypropoxi) phenyl] propane (Bis-GMA) and tetraethyleneglycol dimethacrylate (TEEGDMA), 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane (MPS) mixture as diluent and a hybrid filler consisting of quartz and colloidal silica particles (Aerosil OX 50). The initiation system was based on the pair Camphorquinone (CQ) / N,N dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA). The experimental composite and a commercial dental composite used as reference (Tetric Ceram®) were submitted to determinations of depth of cure, water absorption and solubility, according to the indications of the ISO standards (4049:2009) and dynamic mechanical analysis (DMA). Experimental composite presented adequate values for depth of cure, water absorption and solubility. The Tetric Ceram exhibited higher depth of cure values than experimental composite. For both composites the values are slightly higher when using the halogen light curing unit. Water absorption and solubility were not affected by the curing light used. The experimental composite showed higher values of glass transition temperature (Tg) and lower modulus than commercial composite. Tetric Ceram composite showed similar values of Tg for two light curing units used while the experimental composites showed higher Tg value for LED light curing unit. Experimental composite showed adequate values for the properties analyzed and both light curing units were effective in the polymerization of composites studied.


Keywords: dental composites, light curing units, LED, Halogen


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