Biocompatibilidad

5.5 Propiedades únicas y adaptabilidad de los biocomposites

Los biocomposites se han hecho cada vez más populares en odontología debido a sus diversas propiedades deseables, como las propiedades mecánicas, la biocompatibilidad, la bioactividad, la actividad antibacteriana, las actividades inhibidoras y regeneradoras de la caries, la adhesión a la estructura dental, la facilidad de uso y el alto valor estético. Los biocomposites incluyen un número tan grande de materiales que los autores pueden discutir aquí sólo algunos de ellos como ejemplos.

Las interacciones entre las diferentes fases (por ejemplo, continuas y discretas) de los biocomposites determinan su comportamiento mecánico, físico o biológico en el entorno vivo. El tamaño, el tipo y la fracción de peso de las partículas de relleno inorgánico tienen un efecto significativo en la resistencia a la flexión, la tenacidad y la dureza superficial del PMMA (Nejatian et al., 2006). Este efecto se observa en los cementos óseos a base de PMMA, donde las partículas óseas aumentan la vida a la fatiga y la rigidez del cemento (Park et al., 1986). Del mismo modo, las placas óseas y los vástagos femorales de fibra compuesta no sólo inducen una mejor cicatrización, sino que también muestran una mayor resiliencia que sus homólogos metálicos (Jockisch et al., 1992).

Los biomateriales como el HAp, los fosfatos de calcio (β-TCP y TTCP) las vitrocerámicas de wollastonita (Saadaldin y Rizkalla, 2014) y los vidrios bioactivos pueden inducir la bioactividad y la capacidad de unión ósea en cerámicas neutras o aleaciones de titanio (Ducheyne y Qiu, 1999; Tanzer et al., 2004). La bioactividad es la capacidad de los materiales de inducir una respuesta biológica específica. La osteoconductividad, la no toxicidad, la no inflamación y la no inmunogenicidad son otras de las propiedades del HAp que lo han convertido en un componente popular de los materiales restauradores y regenerativos (LeGeros, 1991). El biovidrio estimula la proliferación de osteoblastos y la osteogénesis mediante la expresión de genes y la liberación de iones de calcio, fósforo y silicio.

En función de la degradabilidad de la matriz o de las partículas de relleno, los biocomposites se clasifican en biodegradables, parcialmente biodegradables y no degradables. Los andamios de ingeniería tisular y las suturas reabsorbibles son ejemplos de biocomposites biodegradables. Los cementos óseos a base de PMMA con partículas de relleno de HAp biodegradables son biocomposites parcialmente biodegradables, que proporcionan una matriz para la oposición ósea. El HAp tiene propiedades osteoconductoras y osteoinductoras, lo que significa que no sólo sirven como andamio para los osteoblastos actualmente existentes, sino que también provocarán la formación de nuevos osteoblastos (Barbieri et al., 2010; Kumar et al., 2013). Los composites restauradores y preventivos a base de resina (polímero) ampliamente utilizados en odontología son ejemplos de biocomposites no biodegradables. Estos están hechos de matriz polimérica como UDMA, Bis-GMA y PMMA, mezclados con partículas de relleno no biodegradables. Las partículas de relleno reducen la contracción de la polimerización, aumentan la resistencia al desgaste, mejoran la fuerza y reducen la sorción de agua de los compuestos. Como resultado, los compuestos de resina mantienen la forma, el tamaño y la apariencia junto con sus propiedades mecánicas y físicas durante toda su vida útil (Lewandrowski et al., 2002). Aunque estos polímeros se consideran citotóxicos o alergénicos en formas no reactivas y pueden causar reacciones inadvertidas especialmente entre el personal dental (Scott et al., 2004; Moharamzadeh et al., 2007), son neutros y seguros una vez polimerizados. Los biocomposites con matriz polimérica son resistentes a la corrosión y tienen un mayor valor estético en comparación con las aleaciones metálicas. También presentan una mejor resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura en comparación con la cerámica (Furtos et al., 2013); sin embargo, no son tan radiopacos como las aleaciones metálicas o la cerámica (Furtos et al., 2012).

Se ha desarrollado un grupo de composites dentales bioactivos para reducir la actividad de la caries, ya sea suprimiendo la actividad dañina de las bacterias orales o aumentando la resistencia al ácido de la estructura dental. Los rellenos de vidrio bioactivo que contienen BAG 45S5 se introducen como selladores de fosas y fisuras debido a las actividades de inhibición de la caries y las propiedades mecánicas y físicas aceptables (Yang et al., 2013). Los ionómeros de vidrio, el ionómero de vidrio modificado con resina y los compómeros son otros ejemplos de materiales de restauración con estructura de composite, que pueden almacenar y liberar fluoruro en el entorno oral (Wiegand et al., 2007). El ion flúor puede sustituir al hidróxido en el cristal de HAp, formando una fluoroapatita más resistente a los ácidos, facilitar la remineralización del esmalte e inhibir el metabolismo de las bacterias cariogénicas como el Streptococcus mutans (Buzalaf et al., 2011). Los cementos óseos pueden contener agentes antibacterianos en forma de antibióticos como la gentamicina, la tobramicina, la vancomicina y la cefazolina (Bistolfi et al., 2011) o en forma de partículas de relleno como las nanopartículas de plata o las partículas de hidróxido de calcio (véase el párrafo siguiente). Las nanopartículas de plata han demostrado tener actividad antimicrobiana contra algunas cepas bacterianas y hongos nocivos como Candida albicans (Mocanu et al., 2014).

La curación y la regeneración de los tejidos blandos y duros han sido siempre el principal objetivo de las ciencias de los biomateriales. Probablemente el ejemplo más popular del material con tal capacidad es el hidróxido de calcio, que se incorpora como ingrediente principal de algunos de los tapones pulpares y selladores de conductos radiculares de uso rutinario para provocar la dentinogénesis. Estos se utilizan para sellar y proteger el tejido pulpar vital expuesto y dar la oportunidad de madurar o cerrar la raíz (apexogénesis y apexificación). Los iones hidroxi liberados por este cemento inducen un pH alcalino, que provoca una necrosis licuefactiva en la parte superficial de la pulpa, mientras que la zona más profunda de la pulpa conserva un pH neutro y estimula la formación de tejido duro. Además, el entorno alcalino suprime la actividad bacteriana. El agregado de trióxido mineral es otro ejemplo de estos materiales, que fue introducido por Torabinejad et al. (1993) como material para el recubrimiento pulpar, la obturación del conducto radicular, la reparación de perforaciones, la apexificación, las barreras apicales y la revascularización (Nagy et al., 2014). Además, los compuestos de materiales bioactivos, como el biovidrio o la biocerámica, se utilizan como revestimiento para mejorar la osteointegración de los implantes de titanio y a base de titanio (Ning y Zhou, 2002; Chu et al., 2006). Cabe señalar que no sólo la composición, sino también las características estructurales y superficiales de los biomateriales pueden afectar a la respuesta de los tejidos. Por ejemplo, sólo los materiales porosos con un tamaño de poro superior a 150 µm, cuando se utilizan en implantes, permiten el crecimiento de los tejidos (Li et al., 1994; Simmons et al., 1999).

La adhesión a la estructura dental es otra de las propiedades deseables de los materiales de restauración. El ionómero de vidrio y el ionómero de vidrio modificado con resina son ejemplos de materiales con esta capacidad. Su adhesión es a través de la microrretención y la unión química a los iones de Ca en la estructura dental (Almuhaiza, 2016). Por el contrario, los composites de resina convencionales carecen de esta propiedad, por lo que necesitan un agente adhesivo para la retención. Los composites de resina autoadhesivos recientemente desarrollados mostraron resultados prometedores in vivo; sin embargo, la evidencia clínica suficiente es escasa (Makishi et al., 2015). Los compómeros tienen una débil adhesión a la estructura dental, solo suficiente para retener pequeñas restauraciones en zonas de baja carga. En general, la capacidad de adhesión al diente eliminó la necesidad de características retentivas destructivas en la preparación de la cavidad y abrió las puertas a restauraciones menos invasivas.

Las cerámicas y los composites a base de polímeros se están convirtiendo en los materiales de restauración más populares, principalmente debido a su progresiva mejora del valor estético, la durabilidad y las propiedades mecánicas. Son fáciles de utilizar con diferentes tonos y translucidez para imitar el color natural del diente o enmascarar los dientes descoloridos. Los composites poliméricos pueden fraguar directamente mediante polimerización química o activada por luz. Aunque la contracción de la polimerización puede suponer una tensión en la restauración y en la superficie de adhesión del diente, provocando microfugas y caries recurrentes, en la mayoría de los casos puede controlarse de forma fiable mediante una correcta selección del caso y una técnica de aplicación.