VIDRIOS BIOACTIVOS by María Teresa Fernandez Palomino

Fig. 7-68. Esquema del Vidrio Bioactivo utilizado en pulpotomía. Fuente: Fernández Palomino Teresa

7.1.8. VIDRIOS BIOACTIVOS 7.1.8.1 Introducción: Miles de años atrás los humanos descubrieron que la arcilla podía ser transformada de manera irreversible mediante el fuego en cerámica. Este descubrimiento fue un gran factor en la transformación de la cultura humana. Esta revolución cultural llevó a una gran mejora en la calidad y mejora de vida de los humanos. Durante los últimos cuarenta años otra revolución ha ocurrido en el uso de las cerámicas para mejorar la calidad de vida de los humanos. Esta revolución es el desarrollo de la cerámica especialmente diseñadas y fabricadas para la reparación y reconstrucción de partes dañadas, enfermas o desgastadas del cuerpo. Por lo cual las cerámicas utilizadas para este propósito son denominadas Biocerámicas. Las biocerámicas son producidas en una variedad de formas y fases y son utilizadas para diversas funciones en reparación del cuerpo (Fig7-69). Las biocerámicas están hechas en diferentes fases; pueden ser monocristales (zafiro), policristalino (aluminio o hidroxiapatita), vidrios (Bioglass®), vidrios-cerámicas

(A/W

vidrios-cerámicas)

compuestos

(polietileno-

hidroxiapatita). Estas fases usadas dependen de las propiedades o funciones requeridas. Por ejemplo, el monocristal zafiro es usado como un implante dental porque presenta alta resistencia. A/W vidrios-cerámicas es usado para sustituir vertebras debido a que presenta alta resistencia y unión con el hueso. Los vidrios bioactivos tienen baja resistencia pero se unen rápidamente al hueso, debido a ellos son usados para aumentar la reparación de defectos óseos. Las cerámicas y vidrios han sido usados por mucho tiempo fuera del cuerpo por una variedad de aplicaciones en la industria del cuidado de la salud. En odontología son usados como materiales restaurativos, coronas de porcelana, tratamientos de endodoncia y pulpotomía, dentaduras, etc. 1

Fig. 7-69. Usos clĂnicos de las BiocerĂĄmicas.

Fuente: Hech LL, Wilson J. Introduction. En: Hech LL, Wilson J, editors. An Introduction to Bioceramics. Inglaterra. World Scientific. 1993. p. 2

7.1.8.2. Definición: Los vidrios bioactivos fueron descubiertos por Hech y col en 1969, donde observaron que el hueso formaba uniones químicos vidrios de ciertas composiciones. Este grupo de vidrios han sido conocidos como Vidrios Bioactivos basado en la siguiente definición: “Un material bioactivo es aquel que provoca una respuesta biológica especifica en la interface del material cuyo resultado es la formación de una unión entre el tejido y el material”.

Hech LL, Wilson J. An Introduction to Bioceramics.

2 Ed. Inglaterra. World Scientific. 1993.p 41-59.

Los vidrios bioactivos tienen numerosas aplicaciones en la reparación y reconstrucción de tejidos enfermos o dañados, especialmente tejido duro (hueso). 7.8.1.3 Composición: Los vidrios bioactivos principalmente son obtenidos por fusión, cuyos componentes básicos en su mayoría son: SiO 2, Na2O y P2O5. La primera y más estudiada composición fue la del Bioglas® 45S5, conteniendo 45% SiO 2, 24.5% Na2O, 24.4%CaO y 6% P2O5. Tabla 7-6: Composición de Vidrios Bioactivos Componente

45S5

45S5.4F

45B15S5

52S4.6

55S4.3

SiO2

P2O5

CaO

24.5

14.7

24.5

19.5

24.5

19.5

Ca(PO3)2 CaF2

9.8

MgO MgF2 Na2O B2O3

24.5

Fuente: Hech LL, Wilson J, Orjan A. Bioactive Glass. En: Hech LL, Wilson J, editors. An Introduction to Bioceramics. Inglaterra. World Scientific. 1993. p. 43.

7.1.8.4 Mecanismo de Acción: La bioactividad de los vidrios bioactivos deriva de una serie de reacciones químicas con los fluidos corporales generando como resultado la formación de una capa de hidroxicarbonato de apatita (HCA). 2 La inmersión de un vidrio bioactivo en una solución acuosa (fluidos corporales) por lo general ocurren tres procesos: la lixiviación, la disolución y la precipitación. La lixiviación se caracteriza por la liberación de elementos alcalinos o alcalinos térreos, usualmente por intercambio con iones H + o H3O+. El intercambio de iones es fácil debido a que estos cationes no son parte de la red de los vidrios, estos solo modifican la red para no formar enlaces puente de oxígeno. Este proceso de intercambio iónico produce un aumento del pH con valores mayores de 7,4 (pH>7,4). La disolución se produce al mismo tiempo por la ruptura de los enlaces -SO-Si-O-Si- debido a la acción de los iones hidroxilo (OH). La ruptura de la red ocurre localmente y se libera sílice en la solución en forma de acido silícico [Si(OH)4]. La velocidad de disolución de la sílice depende de la composición del vidrio; ésta disminuye en gran medida cuando la composición de SiO 2 es mayor al 60% (SiO2>60%) debido al alto número de enlaces puente de oxígeno en la estructura del vidrio. La sílice hidratada formada en la superficie del vidrio debido a estas reacciones se reordena por policondensación de silanoles, generando una capa de gel de sílice. En la reacción de precipitación los iones de calcio y fosfato liberados de los vidrios junto con los de la solución forman una capa de calcio-fosfato en la superficie. La fase de fosfato de calcio que se acumula en la superficie del gel es al

inicio

amorfa.

Luego

cristaliza

hasta

formar

una

estructura

hidroxicarbonato de apatita mediante la incorporación de aniones carbonato de la solución. Hech LL, Wilson J. An Introduction to Bioceramics. 2

Ed. Inglaterra. World Scientific. 1993.p 41-59.

Como se había mencionado anteriormente en la fase de lixiviación de los vidrios bioactivos hay un aumento del pH (> 7,4) en el medio debido a intercambio

de iones por lo tanto se concluye que éstos podrían tener un amplio efecto antibacteriano. 7.1.8.5 Usos en Odontología: Debido al fenómeno mencionado y su buena biocompatibilidad, los vidrios bioactivos son introducidos en la odontología: como sustitutos para la reconstrucción de defectos óseos, rehabilitación del complejo dentoalveolar, implantes de vidrios bioactivos, regeneración de hueso periodontal, pueden ser agentes de mineralización en la profilaxis de caries, debido a la formación de hidrocarbonato de apatita. También puede ser usado como desensibilizante de dientes hipersensibles.

Salonen JI, Arjasmaa M, Tuominen U, Behbehani MJ , Zaatar EI. Bioactive Glass in

Dentistry. J Minim Interv Dent 2009 [acceso 8 de abril de 2011]; 2(4):208-218.

Acá señalaremos algunos estudios realizados: Rosenberg y col (2000), realizaron un estudio comparativo que evalúo la eficacia de las partículas de vidrio bioactivo en el tratamiento regenerativo de defectos intraóseos periodontales interproximales en un grupo de 12 pacientes mediante una cirugía de colgajo abierto, luego de 6 meses se llegó a la conclusión que estas partículas generaron un aumento del nivel de inserción clínica (NIC).

Luego en el año 2002 Froum y col (2002), realizaron un estudio para comprobar la eficacia del vidrio bioactivo implantados en zonas de extracción en 19 pacientes a los cuales se les realizaron 30 extracciones en total, llegándose a observar que luego de 8 meses del tratamiento que hubo una cicatrización alveolar demostrando de esta manera su actividad osteoconductiva del vidrio bioactivo. 4,5 Joannitti y col (2004) efectuaron un estudio comparativo sobre el uso de hueso autógeno, vidrio bioactivo y cemento de fosfato de calcio en una cirugía en defectos óseos mandibulares de monos, concluyendo que los materiales de vidrio bioactivo implantados permitieron la reparación de los defectos óseos, demostrando biocompatibilidad y actividad osteoconductiva. 6

Fig. 7-70. Defecto óseo presente en la cortical mandibular, con un diámetro de 5mm. Fuente: Joannitti CD, Eduardo HV, Rosemary ChM, Edelmo RG. Utilization of Autogenous Bone, Bioactive Glasses, and Calcium Phosphate Cement in Surgical Mandibular Bone Defects in Cebus apella Monkeys. Int. J. Oral y Maxillofa Implants. 2004;19(1):74.

En el 2006 Bahar y col, efectuaron un estudio comparativo entre los derivados de la matriz del esmalte solo y combinado con vidrios bioactivo para determinar la evolución clínica y radiográfica de defectos periodontales intraóseos, concluyendo luego de 8 meses del tratamiento que en ambos grupos hubo reducción de las bolsas, disminución de las recesiones y un aumento de estructura ósea, pero el tratamiento con los derivados de la matriz del esmalte en combinación con el vidrio bioactivo dieron mejores resultados al tratamiento.

Fig. 7-71. a. Radiografía preoperatoria donde se observa defecto óseo periodontal. b y c. Observación clínica del defecto óseo periodontal. d. Aspecto clínico del defecto óseo periodontal después de 8 meses del tratamiento con derivados de la matriz de esmalte en combinación con vidrio bioactivo. e. Aspecto radiográfico luego de 8 meses del tratamiento. Fuente: Bahar K, Selzuk Y, Kilizaslan A, Ulku N. Enamel Matrix Derivative alone or in Combination with a Bioactive Glass in wide Intrabody Defects. Clin Oral Invest. (2006);10:229.

Humagain y col (2007) realizaron un estudio comparativo haciendo uso de partículas de vidrio bioactivo en el tratamiento de piezas con defectos de furca clase II, llegando a observarse que luego de los 6 meses del tratamiento las piezas presentaron un aumento del nivel de inserción, una reducción en la profundidad del sondaje y un aumento de hueso vertical y horizontal. 8 Los vidrios bioactivos también pueden tener una aplicación en el tratamiento de conductos puesto que proporciona un sellado biológico mediante la formación de depósitos de minerales, induciendo el material en el conducto radicular y el ápice.

Salonen JI, Arjasmaa M, Tuominen U, Behbehani MJ , Zaatar EI. Bioactive Glass in Dentistry.

J Minim Interv Dent 2009 [acceso 8 de abril de 2011]; 2(4):208-218.

7.1.8.6 Usos en Pulpotomía Debido a su biocompatibilidad y capacidad antibacteriana, los vidrios bioactivos podrían comportarse como buenos materiales para pulpotomía; ya que estimulan a los osteoblastos y promueven la reparación de alteraciones del tejido óseo, también podrían estimular la formación de dentina sobre el tejido pulpar. Técnica y Procedimiento Luego de seleccionar que determinada pieza necesita un tratamiento de pulpotomía, se procede a seguir los siguientes pasos 9: -

Enjuague pre-opertoria con solución antiséptica: De esta manera se reducen los niveles de microorganismos presentes en la cavidad oral. Se hace uso de 5-10ml de conato de clorhexidina al 0,12% por 1 minuto.

Anestesia local de la pieza a tratar.

Aislamiento de la pieza: Por lo general se recomienda un aislamiento absoluto ya que los microorganismos presentes en la cavidad oral podrían afectar de manera negativa nuestro tratamiento.

Eliminación de tejido cariado y acceso coronal: Se debe de realizar con fresas diamantadas redondas.

Remoción de la pulpa coronal: Realizarlo con curetas afiladas.

Control de la hemorragia: Mediante el uso de suero fisiológico, con irrigaciones sucesivas y abundantes.

Secado: Realizarse con puntas de papel absorbente, no realizarse con bolitas de algodón ya que esto generaría la formación de los coágulos, trayendo como consecuencia en la mayoría de los tratamientos la no formación de la barrera de tejido mineralizado entre la pulpa y el material protector.

Preparación del material protector: El polvo del vidrio bioactivo se mezcla con una pequeña cantidad de solución salina para obtener una solución cremosa10.

Colocación del material protector: La mezcla obtenida deberá ser colocada directamente sobre el muñón pulpar.

Colocación de base cavitaria y restauración definitiva: Encima de la mezcla de vidrio bioactivo se coloca una base de cemento de ionómero de vidrio, luego el diente podrá ser restaurado con amalgama, resina compuesta o colocar una corona metálica11.

7.1.8.7 Comparación con otros materiales: En 2003, Salako y col realizaron un estudio comparativo entre vidrio bioactivo (BAG), trióxido mineral agregado (MTA), sulfato férrico (SF) y formocresol (FC) como materiales protectores en tratamientos de pulpotomía en dientes de ratas; llegando como resultado que las muestras de BAG luego de 2 semanas se encontraron áreas de inflamación en la pulpa, tejido necrótico en la corona y raíz y o se observó una capa de odontoblastos intacta. En las muestras luego de 4 semanas se observaron mejores resultados ya que presentaban la capa de odontoblastos normal. Mientras que las muestras de SF tanto en la 2° y 4° semana fueron similares, mostraron destrucción completa de la pulpa. Las muestras de FC a la 2° semana se encontraron zonas necróticas más allá del sitio donde se realizó la pulpotomía y a la 4° semana se hallaron zonas atróficas con formación de tejido fibroso. Por último las muestras con MTA a las 2° semanas se

encontró material calcificado, lo cual se podría deducir que es el intento de la formación del puente dentinario, la capa d odontoblastos se encontró intacta, mientras que a la 4° semana se observó la formación completa del puente dentinario y la pula se encontró histológicamente normal. Por lo tanto se llegó a concluir que aunque el BAG presentó buenos resultados, el MTA ofreció mejores resultados en un corto tiempo. Salako N, Joseph B, Ritwik P, Salonem J, John P, Junaid TA. Comparison of Bioactive Glass, Mineral Trioxide Aggregate, Ferric Sulfate, and Formocresol as Pulpotomy Agents in rat Molar. Dent Traumatol. 2003; [acceso 7 de abril de 2011]; 19:314-320.

Posteriormente Zehnder y col (2006) realizaron un estudio comparativo sobre el potencial de desinfección del vidrio bioactivo y el hidróxido de calcio en dientes premolares de humanos, donde éste último presentó un gran efecto antibacteriano y fue significativamente más efectivo que el del vidrio bioactivo, por lo tanto se concluyó que el hidróxido de calcio fue un desinfectante más efectivo en dientes humanos mientras que el vidrio bioactivo presentó una actividad antiséptica inferior en los tratamientos de conductos. 12 Otro estudio realizado en 2007 por Jabbarifar y col compararon la respuesta histopatológica de la pulpa dental del dientes de perros luego de un tratamiento de pulpotomía entre el Trióxido Mineral Agregado (MTA), Vidrio Bioactivo (BAG), Formocresol (FC) e Hidroxiapatita (HA). Este estudio determinó los siguientes criterios: Inflamación, hiperemia, necrosis, vitalidad, calcificación y puentes dentinarios. Los resultados después de tres meses del tratamiento fueron los siguientes: Tabla 7-7: Frecuencia de la respuesta histopatológica de la pulpa con MTA, BAG, HA y FC. Pulpot.

Inflamación

Vitalidad

Calcificación

Hiperemia

Necrosis

Puente dentinario

MTA

25.9 (7)

40.7 (11)

51.9 (14)

59.2 (16)

11.1 (3)

70.4 (19)

BAG

29.2 (7)

62.5 (15)

54.2 (13)

62.5 (15)

0 (0)

29.2 (7)

42.4 (14)

57.6 (10)

69.7 (23)

81.6 (21)

12.1 (4)

30.3 (10)

29.2 (7)

45.8 (11)

75 (18)

75.1 (18)

29.2 (7)

Jabbarifar E, Mohammad R, Ahmadi N. Histopathologic Responses of Dog’s Dental Pulp to Mineral Trioxide Aggregate, Bio Active Glass, Formocresol, Hydroxyapatite. 2007;4(2):85.

Llegando a la conclusión que las reacciones histopatológicas de la pulpa dental al MTA fueron más favorables que con las de HA, FC y BAG; y que el uso del MTA y BAG son más adecuados que el FC y HA, pudiéndose usar como alternativas en los tratamientos de pulpotomía.

Jabbarifar E, Mohammad R, Ahmadi N. Histopathologic

Responses of Dog’s Dental Pulp to Mineral Trioxide Aggregate, Bio Active Glass, Formocresol, Hydroxyapatite. 2007; [acceso 7 de abril de 2011] 4(2):83-87.

Haghgoo y col (2007) realizaron un estudio comparativo entre el uso de vidrio bioactivo o hidróxido de calcio en recubrimiento pulpar directo en dientes temporales. Después de 60 días del tratamiento se llegó a los siguientes resultados: Tabla 7-8. Respuestas del tejido pulpar en cada muestra. Respuesta pulpar

Hidróxido de Calcio

Vidrio Bioactivo

Inflamación leve

moderada

severa

Reabsorción interna

Abscesos

Necrosis

Puente dentinario

Fuente: Haghgoo R, Jalayer NN. Comparison of Calcium Hydroxide and Bioactive Glass after Direct Pulp Capping in Primary Teeth. J Dent. 2007;4(4):156.

Por lo tanto, debido a los resultados se concluyó que el uso de Vidrios Bioactivos podría ser mejor que el Hidróxido de calcio en un tratamiento de recubrimiento pulpar directo en dientes temporales. 13

Fig. 7-72. Hidróxido de Calcio, después de 60 días se observa zonas de inflamación.

Fig. 7-73. Vidrio Bioactivo, después de 60 días se observa el puente dentinario.

Fuente: Haghgoo R, Jalayer NN. Comparison of Calcium Hydroxide and Bioactive Glass after Direct Pulp Capping in Primary Teeth. J Dent. 2007;4(4):156-157.

DISCUCIÓN Los vidrios bioactivos se han usado desde hace muchos años en diferentes áreas de la salud y debido a que son biomateriales osteoconductivos han sido probados en diversas aplicaciones en odontología tales como en defectos intraóseos periodontales, defectos de furcas, ósteointegración de implantes, actividad antibacteriana frente a microorganismo orales supragingival y subgingival; también ha sido usado como un agente en el tratamiento de pulpotomía, mostrando resultados en algunos estudios como el realizado por Salako y col (2003) que luego de 2 semanas se observaron cambios inflamatorios, mientras los de 4 semanas dieron mejores resultados, no llegando a observarse la formación del puente dentinario, probablemente si el periodo de evaluación hubiese sido más largo, los signos de formación de puente dentinario se habría podido observar, otro aspecto que habría podido alterar los resultados es que este estudio fue realizado en piezas dentales de animales.

Salako N, Joseph B, Ritwik P, Salonem J, John P, Junaid

TA. Comparison of Bioactive Glass, Mineral Trioxide Aggregate, Ferric Sulfate, and Formocresol as Pulpotomy Agents in rat Molar. Dent Traumatol. 2003; [acceso 7 de abril de 2011]; 19:314-320. Por

otro lado el estudio realizado

por Haghgoo y col (2007) sí se pudo observar histológicamente la formación del puente dentinario, no hubo presencia reabsorción interna ni abscesos debido a la biocompatibilidad que presentan estos vidrios biactivos en comparación con el hidróxido de calcio.

Haghgoo R, Jalayer NN. Comparison of Calcium Hydroxide and Bioactive Glass after Direct

Pulp Capping in Primary Teeth. J Dent. 2007; [acceso 8 de abril de 2011] 4(4):155-159.

CONCLUSION: Basado en los diferentes resultados realizados en diversos estudios podemos concluir que los Vidrios Bioactivos podrían ser usados como alterativas en tratamientos de pulpotomía, aunque se debe tener en cuenta que el MTA ofrece mejores resultados.

REFERENCIAS BIBLIOGRﾃ：ICAS

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