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ARTÍCULO DE REVISIÓNPOLÍMEROS: EVOLUCIÓN Y APLICACIONES EN EL MUNDO ACTUAL LA ODONTOLOGÍA ESTÉTICA ADHESIVA BASADA EN POLÍMEROS

Dr. Humberto J. Guzmán B. *

Recibido para publicación: 12-01-2015Aceptado para publicación: 23-03-2015

RESUMEN

Uno de los materiales que mas ha evolucionado en la Odontologia moderna, son los polimeros, este articulo pretende mostrar su evo-lución a traves del tiempo y sus usos.

Palabras clave: Polimeros, Odontología.

ABSTRACT

One of the materials that has most evolved in modern dentistry, are polymers, this article aims to show its evolution over time and their uses.

Keywords: Polymers, Dentistry

El término POLÍMERO corresponde a una macro-molécula de la química del Carbono conformada por múl-tiples unidades individuales denominadas MONÓMEROS que tienen la posibilidad de unirse para conformar cadenas longitudinales o de cadena cruzada.

La química de los polímeros ha permitido un desarrollo muy importante en la industria textil, tecnológica,,aero-espacial, automoviliaria, deportiva, comunicaciones de audio y video por fibra óptica y aplicaciones en tec-nología para las Ciencias de la salud. Se puede decir que vivimos la ERA DE LOS POLÍMEROS o PLÁSTICOS.

Iniciemos pues el estudio de estas maravillosas moléculas y su impacto en la vida contemporánea.

CLASIFICACIÓN

a- Por su origen en naturales y sintéticos.b- Por su comportamiento ante temperatura: termoplásticos o termoestablesc- Por la química de polimerización: Adición o condensación.

* Profesor Titular, UniCIEO

Polímeros: evolución y aplicaciones en el mundo actual

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Polímeros naturales. Sorprendente para muchos como en genética el ADN y ARN poseen estructuras poliméricas de POLISACÁRIDOS. Igualmente Pro-teínas y enzimas como POLIPÉPTIDOS.

Polímeros naturales de origen VEGETAL: polisa-cáridos como el almidón,la celulosa de la madera, el latex del árbol del caucho y otras gomas de la corteza de árboles .el algodón, la gutapercha.

Orígen animal: la seda del gusano de seda, la secreción de las arañas para conformar uno de los polímeros mas resistentes con su tela-araña, productos de las abejas y avispas y la lana de las ovejas.

BIO-POLÍMEROS. Corresponden a los polímeros fabricados por los organismos vivos .Las proteínas estructurales: colágeno,queratina,enzimas,polisacáridos,almidón, ácidos nucléicos. Los hidratos de carbono como monosacáridos(glucosa),disacáridos y polisacáridos.La queratina dentro de las lla-madas FANERAS con alto contenido de proteínas en los cuernos, pelos,lana, uñas, cascos, cubierta dura superficial en los crustáceos.

Polímeros Sintéticos. A partir de reacciones quí-micas en laboratorio que abarca infinidad de pro-ductos para la industria textil como Nylon, poliéster dacrón, viscosa,lycra y otras fibras. En la industria aeronáutica y automoviliaria, biotecnología, fibras ópticas en comunicación y video. El CELULOIDE ni-trato de celulosa obtenido por John Wesdley Hyatt en 1872 abre las puertas para la Fotografía y el cine (Séptimo Arte)

NYLON es un polímero sintético del grupo de las POLIAMIDAS-grupo poliamida –CONH – caracte-rizado en 1899 y patentado por la compañía DU-PONT en 1931 como NYLON 6.6.

Para 1940 la producción de medias de Nylon para mujer logró un éxito comercial de grandes proporcio-nes. Durante la 2ª. Guerra mundial se amplió su apli-

cación en cuerdas en paracaídas, partes de maquina-ria, tornillos,prendas de vestir revestimentos,elementos para almacenaje,etc. Sus características de alta resis-tencia, suavidad, tenacidad,resistente a la humedad, han favorecido sus múltiples aplicaciones.

Previo al descubrimiento del Nylon un químico Bel-ga Lao Baekeland en 1907 crea uno de los prime-ros plásticos producto de la reacción del fenol con el formaldehido calentados en presencia de un ca-talizador para obtener un polímero líquido o fenol – formaldehido utilizado como barniz protector de la madera similar a la laca.Calentado en una olla a presión obtuvo un polímero translúcido moldeable: la BAQUELITA.

Se crea el imperio del PLÁSTICO con muchas apli-caciones industriales como juguetes,teléfonos, bo-las de billar, tapas toma-corrientes, peinillas.

KEVLAR. Una fibra sintética más resistente que el acero. Corresponde a la química de las poliami-das sintetizada en 1965 y registrada en 1972 por la compañía DuPont. Se reconocen dos tipos de kevlar el K.29 para la fabricación de cables y ropa para deportes extremos, chalecos antibalas. El K.49 fibras embebidas en resinas para conformar las resinas compuestas (composites). Se hace una comparación con las fibras de la seda de arañas (cristal líquido).

Múltiples aplicaciones en blindajes, kayaks, chale-cos, neumáticos,pastillas para frenos.

b-Comportamiento ante la temperatura. Se clasifican en Polímeros termoplásticos aquellos que se moldean con temperatura y son así rever-sibles. Termo-estables mantienen sus característi-cas ante el calor.

c-Química de polimerización. Por ADICIÓN o suma de las unidades estructurales para confor-mar cadenas gigantes sin evolución de productos secundarios

ARTÍCULO DE REVISIÓNPolímeros: evolución y aplicaciones en el mundo actual

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Por CONDENSACIÓN las cadenas son cortas y se generan productos secundarios como en el caso del NYLON, Bakelita, celuloide y siliconas para im-presión en odontología con productos secundarios como alcohol y agua en los Mercaptanos.

Enumeramos a continuación algunas fórmulas de polímeros con grandes aplicaciones industriales:.

Polietileno, polipropileno, poliestireno, PVC cloruro de polivinilo, el TEFLON con grandes aplicaciones como anti-adherente es el politetra-fluoro-etileno, orlón o acrilán, el plexiglass, el caucho natural y el sintético, los poli-ésteres como el dacrón, la bake-lita o fenol-formaldehido, los policarbonatos y el Nylon.

POLÍMEROS SINTÉTICOS EN ODONTOLOGÍA

Como lo mencionamos previamente los Polímeros o plásticos pertenecen a la química orgánica o del car-bono y tienen múltiples aplicaciones: prótesis parcial y total, fabricación de dientes, cementos,restauraciones estéticas directas,restauraciones indirectas,sistemas adhesivos,aparatología para ortodoncia y cirugía, materiales para impresión

Química de la polimerización por ADICIÓN

MONÓMERO. Molécula individual que tiene la posibilidad de unirse químicamente a otras unida-des gracias a los enlaces covalentes propios del carbono para conformar cadenas de POLÍMERO. Un alto GRADO de POLIMERIZACIÓN logra ma-cro moléculas con un alto peso molecular y en con-secuencia excelentes propiedades físicas.

Como ejemplo de este tipo de polimerización el ETILENO CH2=CH2 tiene la capacidad de unirse a otras unidades similares para conformar una ca-dena de POLIETILENO. Fig. 2.

Ante la reacción con un INICIADOR ACTIVADO, los dobles enlaces se abren y en esta forma se com-parten enlaces simples unidos entre las diferentes moléculas formando cadenas longitudinales o de cadena cruzada o comonómeros al participar mo-léculas químicamente diferentes. Fig. 3.

INICIADORES y ACTIVADORES

Las diferentes unidades individuales que componen los MONÓMEROS requieren de un INICIADOR activado que estimule la apertura de los dobles o triples enaces de las moléculas para así compar-tirlas por enlace covalente y conformar la cadena.

El iniciador utilizado es el PERÓXIDO de BENZOI-LO el cual puede ser activado con calor o mediante un activador químico de aminas terciarias como la dimetil-para –toluidina.

Otros iniciadores presentes en las fórmulas de resi-nas compuestas poseen una formulación de CAN-FOROQUINONAS las cuales son activadas por fuentes de luz Halógena o díodo.

Figura 1.

Figura 3. Cadena polimérica de polietileno.

Figura 2. Etileno con doble enlace compartido.

c

H

H

c

H

H

c

H

H

c

H

H

c

H

H

c

H

H

Moléculas de Eleno / Etileno

c c c c c

Conformación de la Cadena de Polietileno



El grupo de las RESINAS ACRÍLICAS utilizadas para base de dentaduras totales,o para bases acrílicas en prótesis removible, se basa en monómeros y polímeros con un iniciador de peróxido de benzoilo que se activa llevando el material en muflas y sometiéndolo a calor como activador de polimerización.

Las resinas acrílicas utilizadas para reparación, para elaborar cubetas individuales o prótesis tem-poral son de polimerización química en donde el iniciador peróxido de benzoilo es activado con ami-nas terciarias como la dimetil p. toluidina. Fig. 7.

RESINAS ACRÍLICAS. Estos polímeros poseen un especial interés po estar presentes como copolíme-ros en la mayoría de fórmulas de resinas utilizadas

en odontología, como resinas Compuestas, siste-mas adhesivos, materiales restauradores estéticos

La reacción de un acido orgánico acrílico o meta-crílico con un alcohol dá como resultado un ESTER .La reacción del ácido metacrílico con alcohol me-tílico Metacrilato de metilo.

Su polímero POLIMETACRILATO de METILO, nues-tra resina acrílica.

El monómero metil metacrilato, que todos cono-cemos es un líquido con olor característico enva-sado en frasco de vidrio ambar, esta conformado por miles de moléculas, o unidades estructurales individuales, de metil metacrilato, con capacidad de unión por enlaces covalentes gracias a la acción del iniciador activado. El resultado será un políme-ro de POLI-METIL – METACRILATO.

La resina acrílica ya polimerizada de poli-metil-me-tacrilato tiene una apariencia transparente como el vidrio, de baja densidad(1,19) baja dureza (20 Knoop) y un coeficiente de variación térmica elevado(81). To-das estas características de propiedades mecánicas débiles, se mejoran gracias a la conformación de co-polímeros reforzados con cargas inorgánicas como son las fórmulas de Resinas Compuestas.

Es importante resaltar como el polimetacrilato de metilo sigue siendo un material de excelentes ca-racterísticas para la elaboración de bases para pró-tesis total y removibles gracias a su alta estabilidad,

Figura 4. Ell etileno y un grupo vinílico. El teflón.

c

H

H

c

H

H

c

H

Conformación de la cadena de Poli - propileno

CH3

c

H

H

c

H

CH3

Figura 5. Poli-propileno

Figura 6. Iniciador de peróxido benzoilo.

c

H

H

c

H

H

c

H

H

c

R

H

c

F

F

c

F

F

Etileno

1

Compuesto Vinílico R: radical Tetro - Fluoro - Etileno

2 3

c co o

o o

Peróxido de Benzolilo

Figura 7. Activador químico para resinas de autocurado.

CH3

CH3

CH3

N

Dimetil P- Toluidina


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bajo peso, posibilidad de colorearse con diferentes tonos, baja sorción de agua y buena biocompati-bilidad debido al método de termo-polimerización que asegura un alto grado de polimerización y mí-nimo de monómeros libres.

RESINAS COMPUESTAS

Constituídas por monómeros, polímeros, copolí-meros, iniciadores-activadores colorantes y un im-portante refuerzo inorgánico de vidrios silanizados y vidrios metálicos. Sintetizados por R.L.BOWEN en 1960 a partir de estas primeras fórmulas se ha producido una evolución constante con la mira de crear y recrear fórmulas que se asemejen a las estructuras dentarias tanto en color-mimetización-con en propiedades físico-mecánicas que so-porten las cargas masticatorias y una verdadera integración adhesiva.

La fórmula de Bowen bisGMA que como puede ob-servar posee grupos metacrilatos y corresponde a la FASE ORGÁNICA de la resina compuesta.

Los DIMETACRILATOS son monómeros de alto peso polecular que polimerizan por cadena cruza-da utilizados en las resina compuesta tales como Bis-GMA, UDMA, Bis-EMA, TEGDMA, entre otros.

CLASIFICACIÓN: La clasificación de las fórmulas de resina compuesta se puede realizar de diferentes formas:

a- cronológica – por su fecha de aparición

b tamaño-granulometría de la fase de refuerzo

c Características de densidad: alta, media o fluída.

d Por su activación en foto-curado, curado dual o curado químico.

La clasificación cronológica a partir de la fórmu-la de Bowen, reconoce 7 generaciones que tienen que ver con la fecha de aparición como también el tamaño de partículas de refuerzo recordando las de macro partícula, micro-partícula, híbridos, lle-gando a las actuales denominadas Nanométricas o nano-híbridos.

Figura 8. Acidos orgánicos.

Figura 9. Monómero de Metil-metacrilato.

Figura 9a.

Figura 10. BisGMA formula fundamental de la fase orgánica en una resina compuesta.

CH3

c

H

H

c

H

H

c

H

H

c

COOH

H

c

H

H

c

COOHEtileno

1

Ácido acrílico Ácido metacrílico

2 3

MMA Metil - Metacrilato

cc coCH3 CH2

CH3

o

Bis-GMA Bis - Fenol - Glicidilo - Dimeta - Crilato

CCO OCC

O

C O O OCH2

CH3

CH3 CH3

CH2CH2 CH2 OCH2

OH OHO

CH3 H H

C C CH2



La tecnología actual apunta a crear fórmulas con un alto contenido de fase inorgánica, de tamaño nanométrico, mejorando así las propiedades físico-mecánicas, la transmisión, reflexión o refracción de la luz según el requerimiento, baja contracción de polimerización, excelente pulimento y efecto de mimetización.

La fórmula de Coltene Whaledent MIRIS-2 diseñada por Didier Dietschi corresponde a un producto nano-híbrido de alta estética para el manejo multi-capas.

Observemos diferentes tamaños comparativos de estructuras dentales así como de resinas híbridas y de nano-tecnología. La idea es la de tener formula-ciones con granulometría similar a la de estructuras dentarias. Figura 13.

Granulometría de resinas compuestas

La fase de refuerzo o fase inorgánica está constitui-da por diferentes tipos de vidrio responsable de las propiedades mecánicas, así como de característi-cas ante la luz, y disminución de la contracción de polimerización.

Dada las excelentes características de las fórmula mano. hibridas, los diferentes fabricantes nos ofre-cen variedad de productos de consistencia densa

para posteriores, resinas fluídas, reconstructores o complementadores coronales, resinas universales.

Las fórmulas de resina compuesta se pueden cata-logar de acuerdo a su uso y densidad en: – Resinas compuestas para uso en anteriores.

– Resinas compuestas para uso en posteriores, de alta densidad

– Resinas compuestas Universales, anterior o pos-terior

– Resinas compuestas Fluídas FLOW.

Estudiemos ahora muy brevemente el impacto de los POLÍMEROS en Odontología Estética me-diante restauraciones indirectas con POLIVIDRIOS Figura 23, los cuales son formulación de una resi-na compuesta especial con un alto % de refuerzo de vidrios.

Figura 11. Cargas de vidrio y granulometría en fórmulas de resina compuesta.

Figura 12.

Figura 13. Tamaño de la hidroxi-apatita con referencia a


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Las excelentes propiedades físico-mecánicas de los polividrios se deben por una parte a la composi-ción con polímeros y monómeros con alta carga de vidrio y el procedimiento de polimerización en cá-maras provistas de energía radiante, temperatura y algunas con presión de nitrógeno.

Finalmente en esta revisión de las múltiples aplica-ciones de los POLÍMEROS nos encontramos con las aplicaciones clínicas de Cementos adhesivos poli-méricos y los Sistemas adhesivos.

Los cementos poliméricos en sus versiones de po-limerización química, de polimerización dual o los de fotocurado, poseen monómeros, polímeros, ini-ciadores, activadores, cargas de vidrio, pigmentos y agentes de enlace utilizados para la fijación adhe-siva de restauraciones fabricadas en el laboratorio

Figura 15. Fórmula Z-350 de 3M ESPE de nano-partículaFigura 16. Resinas compuestas comerciales

de nano-tecnología.

Figura 14. Vidrios en la fase inorgánica.

Figura 17. Microscopía SEM de nano-ártículas y de aglomerados. 3M

en cerámica, metal o polividrio. Nuevos productos con características de ser auto-adhesivos y autogra-badores, facilitan las técnicas de cementación.



SISTEMAS ADHESIVOS. Estos sistemas para adhe-sión han evolucionado en aras de lograr valores importantes de unión no solo e estructuras denta-rias, sino a metal, cerámica y polímero en restau-raciones indirectas. Se anotan cronológicamente 7 generaciones y recientemente nueva formula-ción de los sistemas denominados UNIVERSAL, por sus características de unión múltiple a diferen-tes substratos.

El análisis químico permite visualizar monómeros y polímeros y agentes de enlace con características especiales como el MDP.

Figura 18.

Figura 19. Resinas compuestas indicadas para restauración directa en posteriores o como reconstructores o complementadores coronales.

Figura 20. Fórmula de alta densidad de Ivoclar Vivadent

Figura 21. Resinas compuestas fluídas.

Sistemas Adhesivos AUTO-GRABADORES o AUTO-CONDICIONANTES (S.E)

La formulación del sistema adhesivo Universal Scotchbond de 3M ESPE muestra en el campo de monómeros y polímeros una fórmula muy especial el MDP molécula responsable de la acción adhesi-va multifuncional.


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Figura 22. Restauración coronas completas en polividrio.-ANGELUS.

Figura 25. Restauración protésica con cintas de refuerzo a nivel posterior en polividrio

Figura 24. Sistema de polividrio GRADIA de la G.C América.

Figura 23. Sistema Indirecto ADORO.Ivoclar Vivadent.

Figura 27. Productos comerciales de polividrios.

Figura 26. Fórmulas de cintas de refuerzo para técnica de Laboratorio con polividrios.

Concluímos aquí nuestro viaje con los MARAVI-LLOSOS POLÍMEROS, que revolucionan y siguen revolucionando la vida contemporánea con sus múltiples aplicaciones, pero también con el peligro inminente, si no se toman las medidas preventivas para evitar la contaminación ambiental, en espe-cial de residuos plásticos industriales no degrada-bles en nuestras fuentes de agua, ríos y mares.

Figura 28. Cementos poliméricos de curado dual auto-adhesivos.



Figura 31. Sistemas adhesivos auto-grabadores (self-etch)

Figura 30. Cemento auto-adhesivo 3M ESPE.

Figura 29. Multilink cemento adhesivo Ivoclar Vivadent.

Figura 32. Productos comerciales de cementos auto-adhesivos.

Figura 33. Sistemas adhesives Universal.


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Figura 35. Componentes químicos del sistema adhesivo Universal 3M ESPE.

Figura 34. Agente de enlace químico multi-funcional MDP.

7. Guzmán, H.J y col. Biomateriales Odontológicos de Uso Clínico. 5. Ed. Editorial ECOE. Bogotá, Colombia. 2013.

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13. Perfiles TÉCNICOS de Multinacionales Dentales: 3 M. ESPE, Ivoclar Vivadent, Voco, Ultradent, Ultradental, Dentsply, Coltene whaledent, Angelus Kerr Sybron, G.C. América.

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CH2

(CH2)10

C

CH3

C O PO

O

OHO

OH

MDP 10 Metacril-Oyl-Oxi-Decil-Dihidrogen-Fostato

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