Biocompatibilidad de los Materiales Dentales

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Objetivo General

Al finalizar esta sesión, deberán ser capaces de:

• Explicar los fundamentos de biocompatibilidad de los materiales dentales y considerar sus efectos biológicos.

Objetivos Específicos

• Definir los términos biomaterial, biocompatibilidad.

• Explicar los efectos adversos locales y sistémicos de los materiales dentales.

• Identificar los aspectos anatómicos de la cavidad oral que influyen en la respuesta biológica.

• Especificar las pruebas de evaluación de biocompatibilidad y los estándares de aceptación de los biomateriales.

• Considerar los aspectos biológicos de los materiales odontológicos más importantes.

Haciendo un poco de historia . . . ■■■

1920 Estándares y Especificaciones sobre

aspectos técnicos de los materiales

Publicación de Investigaciones, sobre biocompatibilidad, basados

solo en evidencia clínica

1950 - 1960Publicación de estudios

experimentales, sobre efectos adversos de los

materiales dentales

Protección del paciente como

sujeto de investigación

Pruebas en animales

Pruebas de cultivo celular

¿Qué es un Biomaterial?

Biomaterial

En sentido amplio, un biomaterial es un material destinado a interactuar

con sistemas biológicos.

Biocompatibilidad

Se define como:

La compatibilidad de los materiales y dispositivos de fabricación artificial con los

tejidos y líquidos corporales. (Craig, 1998)

Efectos Adversos de los Materiales Dentales

■■■Toxicidad

InflamaciónAlergia

Mutagenicidad

Toxicidad

La toxicidad es la capacidad que tienen determinadas sustancias para provocar

respuesta tóxica general.

Inflamación

La inflamación es una respuesta defensiva frente a un agente infeccioso o irritante en

el caso de los materiales dentales.

Se trata de una respuesta inespecífica, frente a las agresiones del medio y está

mediada por agentes inflamatorios.La inflamación surge con el fin defensivo de aislar y destruir el agente dañino, así como reparar el tejido u órgano dañado.

TÓXICO

Varía según:• La especie. •El tiempo de exposición. •La edad.•Vía de administración. •Dosis.

Respuestas Alérgicas

Se producen cuando un cuerpo reconoce específicamente un

material como elemento extraño y

reacciona de manera desproporcionada a

este elemento.

Reacciones Mutagénicas

Se producen cuando los componentes de un material alteran la información genética (ADN) de las células. Estas reacciones se denominan mutaciones y son comunes en el ADN de las personas.

Hay que tener claro que mutagenicidad no implica carcinogenicidad o capacidad para

provocar tumores ya que muchas mutaciones se reparan y otras son irrelevantes.

La reacción implica todos los

componentes del sistema inmune.

La sensibilización es crónica.

Requisitos para la Biocompatibilidadde los Materiales Dentales

• No deben ser peligrosos para la pulpa y los tejidos blandos.

• No deben contener sustancias tóxicas difusibles que puedan ser liberadas y absorbidas en el sistema circulatorio y causar respuesta tóxica generalizada.

• Deben estar libres de sustancias que puedan causar respuestas alérgicas.

• No deben tener potencial carcinógeno.

Efectos Locales y Sistémicosde los Materiales

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Cualquier material empleado en el cuerpo puede desencadenar efectos locales y

sistémicos.

Tejidos Orales

Pulpa

Periodonto

Ápice Radicular

Efectos Locales

Dependen de:•Capacidad de distribución a esos lugares.•Concentración.•Tiempo de Exposición.

Efectos Sistémicos

Dependen de:•Duración y concentración de la exposición.•Lugar de Exposición.•Tasa de excreción de la sustancia.

Respuesta biológica en el Medio Ambiente Dental

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La anatomía oral influye en la respuesta biológica

UniónUniónPeriodontalPeriodontal

Área Área PereiapicalPereiapical

AnatomíaAnatomíaDentalDental

Anatomía OralAnatomía Oral

Anatomía Dental

Esmalte• El esmalte es un tejido

altamente mineralizado.• El componente inorgánico es

fosfato cálcico en forma de cristales de hidroxiapatita.

88%

2%10%

Sales InorgánicasMatriz OrgánicaAgua

Diagrama de la Composición del esmalte, de acuerdo al volumen.

El esmalte es permeable a algunas sustancias, es frágil y susceptible a

soluciones ácidas.

Anatomía Dental

Dentina• La dentina contiene una

proporción sustancial de agua y material orgánico, principalmente colágeno Tipo I.

25%

25%

50%

Sales MineralesMatriz OrgánicaAgua

Diagrama de la Composición de la Dentina, de acuerdo al volumen.

Número

20,000 por mm2.

45,000 por mm2.

Diámetro

0.63 m.

2.37 m.

Estas características son importantes ya que los túbulos conducen componentes de materiales que

pueden dañar la pulpa.

Anatomía Dental

Pulpa• Es un tejido conectivo que

contiene: fibroblastos, colágeno, capilares, nervios y células especializadas que forman dentina secundaria o reparadora.

Muchos materiales pueden producir daño reversible o irreversible a la pulpa.

Unión Periodontal

Esta compuesta por ligamento periodontal, cemento y hueso alveolar.

Restauraciones cerca del unión periodontal, pueden inducir alteraciones en el periodonto

y causar enfermedad periodontal.

Área Periapical

Es la unión de la pulpa del diente con el hueso alveolar. A través del ápice, pasan vasos sanguíneos y nervios.

Materiales usados en endodoncia pueden ser expulsados del ápice y causar daños.

Interfases Biológicas Especiales

de los Materiales Dentales■■■

Implante Hueso

Resina Dentina

Interfase Resina Dentina

T

Resina AdhesivaCapa Híbrida

Tag

T

Resina AdhesivaCapa HíbridaTag

T

Dentina Desmineralizada

Microfiltración

Interfase Implante Hueso

Se produce cuando el material del implante permite la osteointegración.

Principios que determinan los Efectos de los Materiales

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Factores que determinan la Biocompatibilidadde los Materiales Dentales

Corrosión Características de SuperficieComposición del material

Medio BIológicoComposición del material

Rugosidad

Factores que determinan la Biocompatibilidadde los Materiales Dentales

Ubicación Tiempo Fuerzas Aplicadas

Tejido Blando Mineralizado

Interno – ExternoMinutos - Años

Físicas Químicas Térmicas

Pruebas de Biocompatibilidad

■■■Pruebas Iniciales

Pruebas Secuandarias

Pruebas de Uso

Pruebas InicialesPruebas In Vitro – Ensayos de Citotoxicidad

• Su objetivo es simular reacciones de los materiales cuando se colocan en tejidos.

• Se hacen fuera del cuerpo.• Se pone en contacto el material

con células, tejidos, bacterias, enzimas.

• Miden el número de células, crecimiento, muerte, integridad de las membranas, función celular, actividad enzimática, y material genético de la célula.

Pruebas Iniciales

Ventajas DesventajasRápidas, baratas, fáciles de

estandarizar.Las células utilizadas no son iguales que las células del

huésped.Permiten usarse a gran escala y examinar un gran número

de muestras de forma rápida.

Los tejidos cultivados no tienen medios de protección como el sistema inflamatorio

y circulatorio.Se pueden controlar las

condiciones del medio para tener mayor soporte

científico.

Estudia un tipo de celular a la vez.

Pruebas Secundarias

• Pruebas a largo plazo para detectar reacciones inflamatorias e inmunitarias a los materiales.

• Se pone en contacto el material con animales (ratones, ratas, hámsteres, conejillos de indias, ovejas, monos, babuinos, cerdos, perros y gatos).

Pruebas Secundarias

Ventajas DesventajasPermiten que el sistema

biológico interactúe con el material.

Caras, difíciles de controlar,pueden tardar varios meses o años en completarse.

Se puede obtener una respuesta biológica completa.

Controvertidas. Aspecto ético sobre el tratamiento del

animal. Se cuestionan, porque no es

un sistema biológico que representa a los humanos.

Pruebas de Uso

• Se realizan con animales o personas.

• El material se coloca en el medio relevante para su uso en la práctica.

• Cuando se realiza en personas se llama ensayo clínico. Si se realizan en animales se escogen los que tengan una anatomía similar a la de una persona.

• Son muy importantes para la práctica clínica.

Pruebas de Uso

Ventajas Desventajas Proporciona datos en

cuanto al desempeño, tiempo, medio clínico y técnica de

colocación.

Son complejas, difíciles de llevar a cabo en términos de

control del experimento. Pueden durar años.

Generalmente aquellos materiales que no se

desempeñan bien en los ensayos clínicos, son retirados

del mercado.

Se debe contar con la aprobación de un comité legal para realizar ensayos clínicos.

Incluye muchas responsabilidades y asuntos

legales.

Pruebas Secundarias

Pruebas Iniciales

Ensayo

Clínico

Estándares y Normalización ■■■

ISO 10993

ANSI/ADANº 41

Evaluación Biológica, Mutagenicidad Materiales Dentales.

Citotoxicidad, toxicidad sistémica, toxicidad crónica, carcinogenicidad y

biodegradación.

Estándares y Normalización ■■■

La normalización es un gran apoyo. Protegen al público.

Estandarizan Variables de los estudios.

No siguen el ritmo con el que se desarrolla la información científica.

Impacto económico para los fabricantes.

Aspectos Biológicos de los Materiales

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Látex•Dermatitis, Sarpullido, Hinchazón.

Metales para Aleaciones: Níquel y Berilio

•Hinchazón, escozor en el caso del Níquel.•El Berilio es carcinogénico y produce beriliosis.

Materiales de adhesión •Irritación - inflamación pulpar, tanto los ácidos como los agentes de unión.

Resinas de restauración y otras resinas

•Toxicidad moderada e irritación pulpar. •Estrogenicidad del bis-fenol.•Alergias por resinas acrílicas.

Mercurio y Amalgama Dental •El mercurio es un elemento tóxico que puede producir alergia y toxicidad.•Se manifiesta como prurito, erupciones, dificultades respiratorias, dermatitis de contacto. Respuestas neurológicas.•Riesgo de toxicidad → inhalación de los vapores del mercurio (personal que trabaja en el consultorio).•Las posibilidades de que se produzcan reacciones tóxicas por mercurio liberado de las amalgamas SON MUY REMOTAS.

Liners, barnices y cementos no resinosos

•Liners de CaOh, citotóxico por su Ph, pero estimula la formación de puentes de dentina.•Barnices, protegen la pulpa.•Fosfato de zinc, irritatación pulpar inicial pero pasa con el tiempo.•Policarboxilato, irritación pulpar inicial, pasa con el tiempo.•Óxido de Zinc-Eugenol, inflamación leve, basatnte inocuo.

Ionómeros de Vidrio•El material libera flúor que protege el esmalte y la dentina. •Recién preparados son ligeramente citotóxicos pero esto decae con el tiempo.

Cerámicas Dentales•Es el material mas inerte usado para restauraciones dentales.•No causan reacciones biológicas a excepción de desgaste a los dientes opuestos.

Blanqueadores•A altas concentraciones son citotóxicos. •Reabsorciones cervicales, hipersensibilidad.•Relación cáncer oral + cigarrillo + blanqueamiento.

Titanio para Implantes•Es un metal biológicamente compatible.•Posee alta resistencia a la corrosión.•Induce osteointegración.

Material más Tóxico

Ácido Hidrofluorhídrico

IRRITANTE

+

En síntesis...•La biocompatibilidad de los materiales, no se refiere a que sean totalmente inertes, sino que el material tenga una respuesta adecuada en el organismo.•La naturaleza del material, su diseño, y el medio biológico donde se colocan, influye en la biocompatibilidad.• Las normas y especificaciones de los materiales son deseables y necesarias tanto para los científicos y los fabricantes como para los pacientes. •Es crucial la objetividad a la hora de escoger un material y juzgar su seguridad biológica antes de utilizarlos con pacientes.

Evaluación

1. La naturaleza del material y el medio biológico donde se colocan ¿ Influyen en la biocompatibilidad de los materiales dentales?

A. Cierto.

B. Falso.

Muchas Gracias por su atención…

Bibliografía:- Anusavice K. J. Phillips, Ciencia de los Materiales Dentales. Undécima edición, 2004.- Anusavice K. J.Ciencia de los Materiales Dentales de Phillips. Décima edición, 1998. - Craig R. G.Restorative Dental Materials. 11th Edition 2001.-Julide O. Et al.Analysis of the Cytotoxicity of Four Dentin Bonding Agents on Gingival Fibroblasts. Turk J Med Sci. 35 (2005) 395-399-Marek M. Interactions between dental amalgams and the oral environment. Adv Dent Res 6:100-109, September, 1992.-Anusavice K.J. Informatics Systems to Assess and Apply Clinical Research on Dental Restorative Materials. Adv Dent Res 17:43-48, December, 2003- Harold R. S.Local and systemic responses to dental composites and glass ionomers. Adv Dent Res 6:55-64, September, 1992.- Ada council on scientific affairsDental amalgam: update on safety concerns. JADA, vol. 129, april 1998- Gottfried SchmalzMaterials Science: Biological Aspects. J Dent Res 81(10):660-663, 2002