Cerámicas: una actualización

RESUMEN

Las cerámicas dentales utilizadas para restaurar y reemplazar tejido dental perdido de los dientes o las piezas dentales mismas, han sufrido una enorme transformación desde que aparecieron las primeras porcelanas hace ya varias décadas. Con las feldespáticas se podían hacer dientes, coronas y puentes, pero necesitaban un soporte de metal para que no sufran fracturas con los esfuerzos masticatorios, y por ello no tenían una apariencia vital. Hoy en día, han aparecido muchas otras cerámicas con diferentes y mejoradas características mecánicas y ópticas, lo que ha permitido que los odontólogos puedan por primera vez ofrecer a sus pacientes dientes artificiales con sorprendente naturalidad. Objetivo: Describir la clasificación actual, las características mecánicas y ópticas, así como la microestructura y los usos clínicos de las diferentes cerámicas dentales utilizadas hoy en día. Materiales y métodos: Revisión de la literatura acerca del tema, en tres de los más importantes buscadores de internet (Pubmed, Cochrane, Web of Science). Limitando su busqueda a artículos en inglés y publicados en los journals de investigación de materiales dentales con calificación Q1 y Q2. Resultados: Se revisaron 69 artículos publicados entre 1975 y 2019 los cuales aportaron una fuente interesante de información que permitió desarrollar el conocimiento acerca de la clasificación, microestructura, propiedades mecánicas y ópticas, usos clínicos y forma de procesamiento de las cerámicas. Conclusiones: Actualmente los odontólogos tienen a disposición una amplia variedad de materiales cerámicos con diferentes composiciones y características únicas que son necesarias conocer al momento de escoger la cerámica específica para cada necesidad de los pacientes.

Palabras clave: Porcelana dental; cerámica; restauraciones de cerámica; silicatos de aluminio; circonio; vita enamic.

ABSTRACT

The dental ceramics used to restore and replace lost tooth tissue or the teeth have undergone a huge transformation since the first porcelains appeared several decades ago. With the feldspathic teeth, crowns and bridges could be made but, they needed a metal support so that they did not suffer fractures with the masticatory efforts, and therefore they did not have a vital appearance. Today, many other ceramics with different and improved mechanical and optical characteristics have appeared, which has allowed dentists to offer artificial teeth to their patients for the first time with surprising naturalness. Objective: Describe the current classification, mechanical and optical characteristics, as well as the microstructure and clinical uses of the different dental ceramics used today. Materials and methods: Review about the literature on the subject, in three of the most important internet search engines (Pubmed, Cochrane, Web of Science). Limiting your search to articles in English and published in the journals of research of dental materials with qualification Q1 and Q2. Results: 69 articles published between 1975 and 2019 were reviewed, which provided an interesting source of information that allowed the development of knowledge about classification, microstructure, mechanical and optical properties, clinical uses and method of processing ceramics. Conclusions: Currently, dentists have available a wide variety of ceramic materials with different compositions and unique characteristics that are necessary to know when choosing the specific ceramic for each patient need.

Keywords: Dental porcelain; ceramics; ceramic restorations; aluminum silicates; zirconium; vita enamic.

RESUMO

A cerâmica dentária usada para restaurar e substituir o tecido dentário perdido ou as próprias peças dentárias sofreram uma enorme transformação desde que as primeiras porcelanas surgiram várias décadas atrás. Com os materiais feldespáticos, podiam ser feitas coroas e pontes, mas eles precisavam de um suporte de metal para não sofrer fraturas com os esforços mastigatórios e, portanto, não tinham uma aparência de vitalidade. Hoje, outras cerâmicas com características mecânicas e ópticas diferentes e aprimoradas surgiram, o que permitiu aos dentistas oferecer dentes artificiais a seus pacientes pela primeira vez com uma naturalidade surpreendente. Objetivo: Descrever a classificação atual, características mecânicas e ópticas, bem como a microestrutura e os usos clínicos das diferentes cerâmicas odontológicas utilizadas atualmente. Materiais e métodos: Revisão da literatura sobre o assunto, em três dos mais importantes mecanismos de busca na Internet (Pubmed, Cochrane, Web of Science). Limitando a sua pesquisa a artigos em inglês e publicados nas revistas científicas de materiais dentários com qualificação Q1 e Q2. Resultados: Foram revisados 69 artigos publicados entre 1975 e 2019, que forneceram uma fonte interessante de informações que permitiram desenvolver conhecimento sobre a classificação, microestrutura, propriedades mecânicas e ópticas, usos clínicos e forma de processamento da cerâmica. Conclusões: Atualmente, os dentistas têm disponível uma ampla variedade de materiais cerâmicos com composição diferente e características únicas que são necessárias conhecer ao escolher a cerâmica específica para cada necessidade do paciente.

Palavras-chave: Restaurações cerâmicas; silicatos de alumínio; zircônio; vita enamic.

Desde la exitosa introducción de la primera cerámica feldespática con respaldo metálico para uso dental desarrollada por Weistein en 19601 las cerámicas han experimentado una gran evolución con el objetivo de recuperar y reponer las estructuras dentales perdidas, como el esmalte y la dentina, por diversas causas.

En los EEUU a principios de los años 90 alrededor de 35 millones de personas usaban coronas dentales de porcelana1. En el Ecuador no disponemos de datos epidemiológicos pero se calcula que miles de personas deben tener por lo menos una corona dental y con seguridad ese número irá en aumento.

Este artículo pretende describir de manera breve y concisa la clasificación actual, las características mecánicas y ópticas, así como la microestructura y los usos clínicos de las diferentes cerámicas dentales utilizadas hoy en día.

El término cerámica proviene del griego keramiké que significa "arcilla quemada".

Las cerámicas son definidas como materiales formados por la unión de elementos metálicos como: Al, Li, Ca, Mg, K, Ti, Zr, y no metálicos como O,B,F^2-3.

Las cerámicas dentales se componen básicamente de óxidos metálicos que, combinados o solos, se sinterizan a altas temperaturas para obtener una pieza sólida, con un reducido número de poros y resistente mecánicamente. Dependiendo de los tipos y proporciones de óxidos metálicos la microestructura obtenida después de la sinterización puede ser totalmente cristalina, vitro-cerámica o predominantemente vítrea.

Esta microestructura proporciona las propiedades ópticas (fluorescencia, translucidez/opacidad y opalescencia) y las propiedades mecánicas (resistencia al desgaste, dureza, resistencia a la flexión)⁴.

Debido al tipo de enlace y su microestructura, este material es inerte químicamente y por tanto biocompatible; posee altos valores de resistencia a la compresión, dureza, y fundamentalmente cuando es tratado con colores y pigmentos puede asemejar la apariencia natural del diente, es muy apreciado por los dentistas, técnicos y pacientes para rehabilitar los tejidos dentales perdidos⁵.

Sin embargo ellas son frágiles y no son capaces de deformarse plásticamente, tienen un alto módulo de elasticidad y con tan solo una deformación de 0,01% pueden experimentar fracturas catastróficas.

Otra de las desventajas de las cerámicas es que debido a sus altos valores de dureza son capaces de producir desgaste de los dientes antagonistas, especialmente cuando no están bien pulidas o glaseadas².

Las cerámicas actualmente son clasificadas de acuerdo a su composición microestructural y a su capacidad de reaccionar frente al ataque ácido en:

Las cerámicas feldespáticas provienen de un mineral rocoso llamado feldespato, que es muy abundante en la naturaleza y cuya composición principal es sílica, y otros minerales como el cuarzo, el caolín y la arcilla.

Para poder utilizar el feldespato (Na₂O/K₂O.Al₂O₃.6SiO₂) como materia prima en la fabricación de la porcelana es preciso eliminar el hierro como contaminante de su composición a través de ciertos procesos químicos, mezclarlo con cuarzo y someterlo a altas temperaturas (13000C). A esta temperatura se produce un fenómeno único conocido como "fusión incongruente" en el cual se forma la fase vítrea, y dentro de ella empiezan a crecer los cristales de leucita, pero de manera dispersa en su interior².

Los fabricantes entonces someten esta masa a un enfriamiento brusco de ella lo que produce una fractura en varios pedazos que se llaman "frita". Estos pedazos de frita son sometidos a un proceso de molienda en grandes molinos de bolas de zirconio, durante varias semanas hasta obtener un polvo fino y delicado al cual se le agregaran pigmentos de óxidos metálicos para proporcionarle los colores semejantes al diente natural.

Este polvo final será mezclado con un líquido, por parte del protésico para realizar el modelado de la pieza dental².

Debido a que la fase vítrea está presente en alrededor del 75 al 85% del volumen total de esta porcelana y los cristales representan apenas del 15 al 25% del total a estas se las llama cerámicas de matriz vítrea o simplemente vítreas^3,6,7.

En tanto, debido al hecho de que el ácido fluorhídrico (HF) es capaz de disolver la matriz vítrea y dejar expuestos los cristales de la fase cristalina^8-9 lo que produce una superficie irregular muy adecuada para mejorar la humectabilidad de un agente de enlace^8,10, a esta porcelana se la llama también ácido-débil.

En general las porcelanas dentales al igual que las demás cerámicas a diferencia de los metales presentan una escasa habilidad para absorber grandes cantidades de energía antes de sufrir una fractura catastrófica.

Las feldespáticas son las más débiles (menos resistentes) de todas debido a que poseen un gran porcentaje de fase vítrea en su interior y muy poco de fase cristalina. La tenacidad a la fractura (K_IC) y la baja resistencia a la tracción se encuentran en relación directa a este fenómeno. Es decir a menor contenido de leucita, menor KI_C y viceversa. César et al, reportan valores bajos entre 0,71 y 0,75 KIC en porcelanas con 0% de contenido de leucita, mientras que presentan valores más altos de entre 1,22 y 1,23% KIC en porcelanas con un 22 y 23% de leucita¹¹. Otros trabajos de investigación muestran valores similares de KI_C1^2-16.

Esto se debe al hecho de que en una matriz vítrea la presencia de defectos, fallas intrínsecas, o microcraks producidos durante la fase del enfriamiento brusco cuando son procesadas, o incluidos al momento de fabricar las piezas dentales, al ser sometidos a fuerzas o stress masticatorio se van propagando sin ningún obstáculo en su camino hasta producir la rotura del material.

En tanto que en una porcelana reforzada con fase cristalina, la presencia de los cristales de leucita se oponen al avance de un defecto, o incluso lo comprimen, deteniendo su paso y mejorando su resistencia mecánica a la fractura¹².

Por esta razón las porcelanas feldespáticas necesitan una estructura interna de un material con una alta K_IC como la propia estructura dentaria remanescente, los metales u otro tipo de cerámicas, para poder sobrevivir en la boca sin riesgo de sufrir daños o roturas.

En cuanto a sus propiedades ópticas, las feldespáticas con gran volumen de matriz vítrea, dejan pasar la luz y consecuentemente son translucidas, pero mientras mayor sea el contenido de cristales de leucita, la luz irá a chocar con ellos y se desviará con lo cual será más opaca.

Es bien sabido que el incremento de ciertos óxidos y polvos colorantes permiten hacer restauraciones dentales de gran similitud al color del diente, e incluso de la encía.

Las porcelanas feldespáticas están compuestas por dos fases: una fase o matriz vítrea y una fase cristalina, conformada por cristales de leucita. Dichos cristales pueden tener un largo de entre 5 a 10 µm y son muy similares a las prolongaciones de una dendrita¹⁶.

Catell et al,encontraron una alta proporción (7-10%) de defectos esféricos o microporos dentro de la fase vítrea y en las vecindades de los cristales de leucita, que parecería que actúan como detonadores de stress cuando están sometidos a fuerzas que causan un tensión interna. Esto explicaría su baja resistencia a la fractura y a la tracción¹³.

Dichos poros se formarían al momento del enfriamiento brusco de la masa de frita cuando se fabrica el polvo de la porcelana.

Coronas y puentes de hasta 3 unidades de metal-porcelana, para lo cual los fabricantes de polvos de porcelana ajustan el coeficiente de expansión térmica linear (CETL) de la cerámica al del metal mediante la adición de leucita, con el objeto de evitar que una gran diferencia en el CETL produzca zonas de concentración de stress y por lo tanto fracturas del material, durante el enfriamiento.

Mientras que el técnico dental somete la infraestructura de la aleación metálica a un tratamiento previo de oxidación del metal para que se produzca una unión química entre ambos².

Inlays, onlays de porcelana libres de metal. Aunque parezca una contradicción a todo lo que hemos venido tratando hasta ahora, el desarrollo de técnicas y adhesivos modernos ha permitido que la adhesión entre las porcelanas y el esmalte sea muy confiable y óptima en orden de resistir las fuerzas de la masticación¹⁷.

Facetas o carillas de porcelana pura. Ensayos clínicos demuestran que las tasas de supervivencia de estas restauraciones se encuentran entre el 82 al 96% después de 10 a 21 años^17,18 siempre y cuando hayan sido preparadas y cementadas en esmalte exclusivamente¹⁹ cuando la preparación y el tallado haya expuesto un 50% o más dentina se encontraron más fallas por despegamiento y fractura. Como lo reportó Beier et al., en 2012.

Las restauraciones dentales a base de porcelana feldespática se pueden obtener por medio de sinterización, inyección y CAD CAM.

Nota: Nótese la opacidad del respaldo metálico en cervical, debido a la gran translucidez de la cerámica feldespática; Note the opacity of the cervical metal backing, due to the great translucency of feldspathic ceramics.

Una de las principales cerámicas a base de leucita fue presentada en 1991 bajo el nombre de IPS Empress Ceramic. (Ivoclar Vivadent, Leichtenstein). Pertenece al grupo de las cerámicas vítreas y por tanto son también ácidos débiles, pero a diferencia de la anterior, esta posee un alto porcentaje de fase cristalina en forma de cristales de leucita. Estos cristales son añadidos por el fabricante por medio de la adición de un polvo de feldespato sintético (K₂O,Al₂O₃,6SiO₂)²⁰.Y además los fabricantes son capaces de controlar la cantidad y la calidad de los cristales por medio de diversos tratamientos.

La proporción de los cristales de leucita en la fase cristalina puede variar desde el 22 al 50% en estas porcelanas en tanto que la fase vítrea está formada de un vidrio de aluminio silicato³.

Las diferencias entre estos porcentajes del contenido de leucita puede estar inducida por diversos factores que incluyen: múltiples cocciones de la porcelana²¹, tratamientos térmicos²², enfriamientos, e inclusive las largas exposiciones a la saliva hacen que la porcelana madure y contenga mayor porcentaje de leucita²³.

Trabajos de investigación demuestran que un porcentaje de leucita entre el 20 al 30% es capaz de mejorar las propiedades mecánicas de esta porcelana^24,25, mientras que a mayor porcentaje, entre el 30 y 50%, dichas propiedades no aumentan significativamente¹¹.

Las propiedades mecánicas de la leucita al igual que la feldespática, están influenciadas por las diferencias entre los coeficientes de expansión térmica de los cristales de leucita y la fase cristalina, durante el enfriamiento de la misma al momento de ser producida.

Sin embargo este procedimiento puede producir microfisuras en el interior del material, debido fundamentalmente a que al existir mucha diferencia entre la expansión térmica de una fase vítrea y una cristalina, se forman tensiones entre ellas que pueden desencadenar fisuras o defectos por stress térmico lo que puede llevar a una fractura del material cuando es sometido a esfuerzo mecánico.

En efecto, Kon et al., observaron por medio del microscopio electrónico de barredura la formación de microfisuras alrededor de los extremos de las puntas de los cristales de leucita, y que estas iban agrandandándose cuando más porcentaje de leucita estaba presente²⁵.

En lo que tiene que ver con su dureza (dureza Vickers HV) se han reportado valores de 450 HV en porcelanas con un porcentaje de leucita del 20 al 50%. Mientras que otras porcelanas feldespáticas con valores más altos de leucita decrecen la misma entre 350 y 400 HV²⁵.

En lo que tiene que ver con la resistencia a la flexión, la leucita alcanza valores de 81 MPa, a diferencia de las porcelanas feldespáticas que tienen valores mucho más bajos.

Kon et al., reportaron que cuando los porcentajes de leucita se encuentran más allá del 50% las propiedades mecánicas, empeoran.

En cuanto a sus propiedades ópticas; debido a la mejor distribución de los cristales de leucita dentro de la matiz vítrea, la translucidez, es excelente debido a que la luz puede atravesar por ella con mucha facilidad, sin embargo se ha observado que esta propiedad decrece a medida que aumenta el grosor del material²⁶.

Presentan una microestructura muy similar a la descrita para las feldespáticas, es decir tienen una matriz vítrea con cristales de leucita en su interior, solo que en estas cerámicas, los cristales se encuentran más homogéneamente distribuidos en su interior, esto se debe a que la leucita es adicionada en forma de polvo al momento de producirlas, y por medio de tratamientos térmicos los fabricantes son capaces de controlar el crecimiento y la calidad de dichos cristales.

Prótesis de metal cerámica de hasta 3 unidades, coronas de metal-porcelana²⁷ inlays, onlays, recubrimiento de infraestructuras de metal o de otras cerámicas ya sean vítreas o cristalinas, carillas y facetas tipo lentes de contacto²⁷. Con muy buenos resultados de durabilidad a mediano plazo (8 años) pero con serios riesgos de sufrir fracturas pasados los 10 años de uso clínico en boca²⁸.

Las restauraciones dentales a base de leucita se pueden obtener por medio de diversos métodos como: sinterización, inyección y CAD CAM.

Un material que ha evolucionado mucho y que actualmente se destaca en la odontología es el disilicato de litio, silicato de litio con zirconia o mejor conocidos como vitro-cerámicas.

Estos materiales combinan las características ópticas favorables con la resistencia mecánica intermedia, cuando es comparada con las demás cerámicas odontológicas.

El disilicato de litio (LS2) está clasificado como una cerámica vítrea pero con partículas y cristales de disilicato de litio como relleno. Por lo tanto también son consideradas ácido-débiles.

Fueron presentadas por primera vez en el mercado a principios de los años 90 con el nombre comercial de IPS EMPRESS 2 (Ivoclar Vivadent, Shaan, Liechestein)²⁹ y estaba compuesta por 65% de agujas o cristales de disilicato de litio sumergidas en una masa de vidrio con 1% de porosidad^30,31.

Actualmente, fueron substituidas por el sistema e.max Press e e.max CAD. A pesar de que el valor de su porosidad es bajo, Zarone et al., encontraron que puede ser un factor decisivo e influenciar la dureza del material, disminuir su tenacidad a la fractura hasta en un 50%, sobre todo cuando no existe una perfecta adaptación entre el disilicato y el sustrato dentario; no se ha realizado una técnica correcta de cementación, o ha existido un desgaste de la pieza de cerámica después del cementado.

Los cristales de disilicato de litio pueden ser añadidos por el fabricante por medio del control preciso de la composición del vidrio, sometiendo a un tratamiento térmico a la masa del mismo que causa la precipitación y el crecimiento de los cristales dentro de ella. Dado que ambas fases derivan del vidrio es lógico pensar que toda la masa se altera durante este proceso, al que se lo llama "ceramización"²⁷.

Esta cerámica al igual que las anteriores tienen poca tolerancia a la deformación permanente, ellas son incapaces de deformarse plásticamente, lo que les convierte en materiales frágiles. Sin embargo En los últimos años los fabricantes han introducido mejoras en el proceso de ceramización y en el proceso de CAD CAM introduciendo bloques precristalizados (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent) con un porcentaje del 40% de metasílicato de litio (Li2Si2O5) disponible en diferentes grados de translucidez y colores. Estos bloques son sometidos al tallado de la pieza dentro del CAD CAM para luego ser calentados a 840-8500C por 10 minutos lo que produce un precipitado del metasilicato que evoluciona en disilicato de lítio (70%)³² el cual llega a alcanzar una resistencia a la flexión de 360 MPa a 400 MPa33,34 que es dos o tres veces más el valor de las porcelanas feldespáticas y leucíticas con lo cual se convierte en un material de mejores características que los anteriores³⁵.

A pesar de poseer altos valores de resistencia a la fractura y a la flexión, el disilicato todavía no tolera deformaciones mayores o la presencia de irregularidades que estén sometidas a stress. Lo que significa clínicamente que una vez cementado los ajustes intraorales deben ser hechos con bastante cuidado para evitar la producción excesiva de defectos que pueden resultar en la reducción de la resistencia a la fractura de la pieza.

Además, el acabamiento y pulido son etapas esenciales para garantizar mayor duración de la pieza cementada.

En cuanto a sus propiedades ópticas, se puede afirmar que el disilicato puede ser más translucido dependiendo de la fase vítrea presente, o más opaco dependiendo del tamaño y la cantidad de cristales. Los fabricantes han sido capaces de proporcionar una gama amplia de colores y sombras que incluso se pueden combinar con tintes y óxidos metálicos para que los técnicos dentales y los odontólogos puedan asemejar el color natural de los dientes.

Una última propiedad diferente a la de las demás cerámicas es su biocompatibilidad.

En efecto se han observado reacciones favorables de los tejidos dentales blandos y duros de la boca frente al uso del disilicato. Foster et al., 2014, presentaron los resultados de una investigación en la cual observó que este material cerámico permitió el desarrollo y crecimiento de fibroblastos, debido fundamentalmente a su estructura microscópica granular que le permite tener micro espacios entre sus moléculas lo que permitiría el imbricamiento de prolongaciones celulares entre ellas36, lo cual puede corroborase en observaciones in vivo puesto que no se ha visto reacciones inflamatorias en los tejidos blandos que circundan a las coronas y restauraciones de cerámica de estos materiales en pacientes que los están usando.

Al contrario de los tejidos inflamados que se han podido apreciar en cientos de pacientes que usan coronas y puentes de metal-porcelana o de otro tipo de polímeros restauradores.

Presentan un 30% de fase vítrea (SiO₂,K₂O, MgO, Al₂O₃,P₂O₅) y un 70% de cristales principalmente en forma de agujas microscópicas de disilicato de litio (Li2Si2O5) entrecruzados entre ellos³⁷ y a su vez sumergidos dentro de la matriz vítrea.

Dichos cristales microscópicos tendrían entre 5 y 6 µm de largo y 0,5 a 0,8 µm de espesor38. La cualidad de estos cristales ha hecho que esta cerámica gane en resistencia a la fractura debido a que estos cristales son capaces de permitir el avance de una microfisura en su paso por el interior de la cerámica haciendo que retarde y por lo tanto sea más difícil producir su rotura.

La cerámica de disilicato de litio se puede utilizar para la confección de carillas y facetas estéticas en dientes anteriores, inlays, onlays, coronas unitarias sin respaldo metálico tanto en el sector anterior, como en el sector posterior con muy buenos y durables resultados.

Se han reportado índices de éxito de entre 70 al 91% y supervivencia de hasta 10 años^39,40.

Puentes de hasta tres unidades para reemplazo de piezas anteriores y hasta de 1 premolar, no siendo muy aconsejable todavía el reemplazo de molares.

Las restauraciones dentales a base de disilicato se pueden obtener por medio de procedimientos de laboratorio de inyección y CAD CAM.

Nota: Se muestra la excelente translucidez y apariencia estética. Su notable adaptación biológica con los tejidos gingivales. Nótese el contraste con las coronas de metal-porcelana de las piezas 11 y 21. Así como la inflamación gingival después de años de uso de las mismas; Showing the excellent translucency and aesthetic appearance. Its remarkable biological adaptation with gingival tissues. Note the contrast with the metal-porcelain crowns of parts 11 and 21. As well as gingival inflammation after years of use.

Las cerámicas policristalinas ya no poseen fase vítrea, solamente una estructura interna cristalina, cuyos gránulos se encuentran muy unidos y apretados entre sí lo que las hace dueñas de una dureza y resistencia a la fractura superior a las anteriores cerámicas.

La zirconia y la alúmina son las representativas cerámicas de este grupo, sin embargo, debido las mejores propiedades mecánicas, la zirconia ha ido ganando mayor espacio dentro de la odontología, en los últimos diez años, a tal punto que la alumina ya no es fabricada.

El óxido de zirconium o zirconia (ZRO2) ha sido conocido desde siglos atrás por los persas y los árabes quienes la llamaban ZARGON, palabra persa que se forma de dos vocablos ZAR que significa oro y GUM que significa color.

Debido a su extrema dureza y resistencia al desgaste se lo usaba y usa hasta hoy en la industria pesada, para fabricar herramientas de corte de otros materiales como rocas, metales, en la industria civil, en la fabricación de resistencias eléctricas de grandes centrales térmicas, en industrias químicas y mecánicas⁴¹.

En la década de los 70 se comenzó a introducirla en el campo médico, como biomaterial pero no fue hasta 1988 en un artículo científico por parte de Christel et al., donde se describe por primera vez su uso exitoso en el remplazo de cabezas de fémur desgastadas en pacientes con problemas de caderas⁴². Este éxito se debió principalmente a la gran resistencia al desgaste de este material, cuando fue comparado con el titanio que se usaba hasta entonces en este tipo de tratamientos. Y a su biocompatibilidad al ser incapaz de producir reacciones inflamatorias en los tejidos óseos y musculares de los pacientes.

La entrada de la zirconia a la odontología se produjo hace unos quince años⁴³ debido fundamentalmente a la presión de los odontólogos y de las personas de poder reemplazar los dientes perdidos con materiales que no fueran metálicos y que tuvieran una apariencia igual a los dientes naturales y que sean capaces de resistir las fuerzas y el desgaste masticatorio.

La zirconia tiene tres formas alotrópicas conocidas: la forma monoclínica (M) se encuentra a temperatura ambiente, con el incremento de la temperatura hasta los 11700C se transforma a tetragonal (T) mientras que temperaturas mayores a los 23700C pasa a ser cúbica (C). Su punto de fusión se encuentra en los 27160C^44-46.

Para aumentar todavía más su resistencia mecánica, los científicos añadieron pequeñas cantidades de ciertos óxidos metálicos como el Itrio en proporciones de hasta un 3-4% logrando estabilizar su estado en la fase tetragonal, es por esta razón que se la conoce como Zirconia Parcialmente Estabilizada por Itria, o Y-TZP41.

A diferencia de todas las cerámicas anteriores, esta última no presenta ninguna fase o matriz vítrea, por lo tanto ya no sería ácido-débil, sino más bien pertenece al grupo de las ácido-resistentes. En las cuales el ataque con ácido fluorhídrico (HF) no tiene razón de ser^47-49.

Debido a sus excelentes propiedades mecánicas, ha sido llamada el acero cerámico50. Y por su nulo intercambio iónico se dice que es inerte químicamente lo cual la hace perfecta para realizar con ella restauraciones dentales que no provoquen irritación ni daño a los tejidos dentales⁵¹.

Algunas marcas comerciales más representativas de zirconia son: In-Ceram Zirconia (IZ) (Vita Zahnfabrik, Bad Sackingen, Germany), DC Zirkon (DZ) (DCS Dental AG, Allschwil, Switzerland) y Lava Plus (3M ESPE, St.Paul, MN; EEUU).

Dentro de las propiedades mecánicas más interesantes se destacan su alta tenacidad a la fractura entre 7 a 10 MPa.m1/2 , su resistencia flexural de entre 680 a 1200 Mpa, su módulo elástico, similar a algunas aleaciones metálicas 240 GPa y una dureza de 13 GPa52, valores superiores hasta en 5 o 6 veces más que las otras cerámicas.

Mientras que tiene gránulos de zirconia en forma de finas partículas que varían de tamaño y pueden presentar menos de 1 µ de espesor aglomerados y fuertemente unidos por sus bordes dejando espacios de menos de 0,3 µ o menos en donde se localizan porosidades que apenas suman un 1% o menos de su volumen total52. Lo que explica su alta dureza.

La Y-TZP es considerada un material inteligente debido a que es capaz de evitar que una microfractura avance por medio del grosor de su cuerpo cuando está sometido a stress y termine quebrándola.

Este fenómeno se debe al hecho de que cuando una fisura o un defecto se hace presente en su superficie, los cristales de zirconia estabilizada cambian de estado tetragonal para monoclínico; con cada cambio de estado sus gránulos aumentan de volumen entre un 4 a 5% produciendo un efecto de compresión sobre la fisura obstaculizando el avance de esta53 (figura 3).

En cuanto a sus propiedades ópticas, tiene un color blanco opaco debido a que los gránulos están muy cohesionados entre sí. Lo que dificulta el paso de la luz, por lo que ella no es reflejada y menos trasmitida por medio de su espesor, produciendo un gran efecto de dispersión de la misma.

Investigaciones afirman que en comparación con el disilicato de litio, la Y-TZP solo tiene una translucencia del 70%^54,55.

Sin embargo, el color blanco característico de ella la hace muy útil a momento de querer igualar al color de los dientes naturales.

Recientemente, los investigadores han propuesto alteraciones de las piezas totalmente cerámicas en zirconia con reducción del tamaño de los gránulos y el aumento de la fase cúbica que vuelve a la zirconia más translúcida.

Por su inercia química muchos investigadores sugieren realizar tratamientos en la superficie interna de ella para mejorar su adhesión. Tratamientos como el arenado triboquímico (Sistema Cojet o Rocatec 3M ESPE, St.Paul, MN; EEUU) es actualmente el gold estándar cuando de adherirla con cementos resinosos se trata^56-58.

Debido a la capa de oxígeno que contamina su superficie, se está usando con mucho éxito, sistemas adhesivos que contienen monómeros ácidos-fosfatados, particularmente el 10 MDP que ha demostrado que ser capaz de unirse químicamente a su superficie^59-61.

Está compuesta por cristales en forma de gránulos de forma tetragonal, lo que se conoce con el nombre de fase metaestable tetragonal (T) estos gránulos son estables a temperatura ambiente porque los fabricantes le adicionan 2-5% mol % de óxido de Itria (Y2O3)⁴⁴.

Producto de la ausencia de sílica en su estructura interna ella no posee un intercambio iónico⁶² razón por la cual no es posible realizar un grabado ácido con HF al momento de intentar hacer un procedimiento de adhesión.

Por sus excelentes propiedades mecánicas y ópticas se pueden hacer restauraciones protésicas extensas, puentes de más de 3 unidades, coronas y prótesis sobre implantes, implantes, brackets de ortodoncia, postes endodónticos, incrustaciones inlays y onlays.

Se pueden obtener restauraciones por medio de procedimientos de CAD CAM, seguido de sinterización.

El desarrollo del CAD CAM en los últimos años ha permitido también la búsqueda y evolución de nuevos materiales cerámicos capaces de compensar algunas de las deficiencias en las propiedades mecánicas y físicas de las cerámicas actuales.

Como hemos visto hasta ahora, los diversos materiales cerámicos, son esencialmente inorgánicos, que llevan en su composición interna diversas proporciones de fases vítreas y/o cristalinas que les proporcionan distintos grados de dureza, resistencia a la fractura, resistencia al desgaste, así como también distintos niveles de translucidez, opalescencia y fluorescencia.
Sin embargo, no siempre es posible encontrar una cerámica con las propiedades ideales, por ejemplo, una zirconia con alto contenido cristalino será más dura y resistente a la fractura que las demás, pero en cambio será más difícil de cementar. Una feldespática, que puede tener estupendas propiedades ópticas, pero en cambio si no está bien pulida puede tener un alto potencial de desgaste de los dientes antagonistas.

Los composites se han usado durante décadas para la restauración estética de los dientes cariados, o fracturados con excelentes resultados. Sin embargo todavía persisten muchos problemas con ellos, especialmente la contracción que sufren durante su polimerización, pobres propiedades mecánicas y poca resistencia al desgaste⁶³.

Esto ha llevado a muchos investigadores de todo el mundo a desarrollar un material que conjugue lo mejor de estos dos elementos para que se convierta en una nueva alternativa al momento de restaurar los dientes.

La compañía VITA lanzó al mercado en 2011, un material llamado VITA ENAMIC (Zahnfabrik, Bad Säckingen, Germany) que fue descrito por sus fabricantes como una cerámica porosa de vidrio infiltrada por polímeros. Debido a ello son conocidos como PICN64 (polymer infiltrated cerámics network).

Estas cerámicas tienen un 86% de fase vítrea y un 14% de polímero, infiltrado a diferentes presiones y temperaturas, para obtener cerámicas de diferentes densidades, con el objeto de ir mejorando tanto sus cualidades mecánicas como ópticas^63,65.

Obteniendo con ello por primera vez un material restaurador con las mismas características del esmalte y la dentina.

Posterior a este lanzamiento, se han presentado en el mercado odontológico bloques nanocerámicos de resina compuesta reforzadas con nano relleno como es el caso de Lava Ultimate (3M ESPE)66, o de rellenos nano híbridos como Cerasmart (GC Europe), Brava Block (FGM, Joinville. Santa Catarina, Brasil), entre otros.

Ellas presentan una resistencia flexural de hasta 160 MPa, esto es la mitad de lo que alcanzan los disilicatos de litio, pero tres veces más de lo que tienen las feldespáticas. De igual manera cuando comparados con la resistencia a la flexión de los polímeros que se encuentra en alrededor de 130 MPa, se puede observar que este valor aumenta en las PICN.

Esto se consigue porque los poros de la cerámica son rellenados, al momento de la infiltración, por el polímero, y cuando una fuerza intenta deformar al cuerpo, este reacciona concentrando el stress en la zona polimérica, mucho más elástica, que la fase cerámica y de esta manera es capaz de disipar las fuerzas que podrían romperlo. Esta es la misma razón por la cual tienen un módulo elástico de 16-28,1 GPa que es mucho mayor que las otras cerámicas y composites⁶⁴.

Es muy bien conocido que las feldespáticas y los disilicatos no soportan una deformación más allá del 0,1 al 0,2% antes de fracturarse, por lo tanto son frágiles, pero las PICN son capaces de resistir tensiones de deformación hasta del 4,1% antes de romperse. Lo cual mejoraría la vida clínica de las restauraciones porque si es capaz de soportar altas deformaciones es muy posible que soporte muy bien las cargas masticatorias.

Resulta interesante también anotar que el módulo elástico de la dentina esta entre 16 al 20,3 GPa, muy similar a los 16-28,1 de las PICN, lo que favorecería la presencia de un stress más uniforme entre estos dos sustratos cuando estén unidos por medio de un agente adhesivo, al momento de soportar las cargas masticatorias.

En cuanto a sus propiedades ópticas, sin bien es cierto que los fabricantes proveen una gama grande de colores y brillos, con capas de resina transparente y opaca que intentan asemejarse a la dentina y al esmalte, hasta hoy en día, las PICN no consiguen igualar las características ópticas de los dientes naturales⁶⁷.

A diferencia de las otras cerámicas, en estas se observa una pérdida de brillo con el paso del tiempo.

Estos materiales se fabrican a altas temperaturas y altas presiones, razón por la cual alcanzan altos porcentajes de grados de conversión (85%) lo cual mejora notablemente sus propiedades mecánicas⁶⁸ siguiendo dos pasos: primero una red de cerámica vítrea y porosa es producida y acondicionada por un agente de enlace. Segundo, la fase vítrea de la cerámica es reemplazada y al mismo tiempo infiltrada con un polímero por acción capilar^64,65.

Para producir una PICN los fabricantes manipulan el tamaño de la partícula de cerámica, utilizando diferentes temperaturas de cocción, entonces es tratada químicamente con un agente de enlace generalmente un silano, para luego rellenar sus poros con UDMA, TEDMA e otros monómeros de metacrilato, que serán sometidos a calor para que polimericen dentro del esqueleto de ella⁶⁴.

Esto permite la formación de dos fases distintas: la una cerámica y la otra polimérica, que reemplaza a la frágil fase vítrea de las demás cerámicas.

Este nuevo elemento así formado tendrá entonces una reducida fragilidad y rígidez junto con una mejorada resistencia a la fractura y una adecuada dureza para ser trabajada con más facilidad en el CAD CAM.

El potencial de desgaste o abrasión de las PICN con los dientes naturales antagonistas es mucho menor que el de las cerámicas vítreas.

A pesar de sus limitaciones en sus propiedades ópticas a largo plazo, con estos nuevos materiales se viene realizando, coronas unitarias, incrustaciones, inlays, onlays, overlays, coronas sobre implantes y restauraciones adhesivas con la técnica de mínima preparación o mínimo desgaste en zonas de dientes anteriores para reemplazar un único diente⁶⁹.

Sin embargo se necesitan más estudios clínicos a largo plazo de comparación de las PICN frente a otras cerámicas dentales.

Se pueden obtener piezas por medio del CAD CAM, seguido de polimerización, que puede ser de alta temperatura y alta presión (HT-HP).

Desde su aparecimiento en 1960, las cerámicas dentales han experimentado una indudable evolución y cambio tanto de sus propiedades mecánicas como ópticas, para asemejarse a un diente natural en su color, en su textura y en su resistencia al desgaste y a las fuerzas masticatorias.

Las primeras porcelanas fueron las feldespáticas que al ser obtenidas de la fusión del feldespato por medio de un proceso de tratamiento térmico a altas temperaturas (800 a 12000C) son capaces de formar un elemento vidrioso, que contiene núcleos cristalinos de leucita². Estas dos fases hacen que dichas porcelanas tengan unas excelentes características ópticas, pero malas condiciones mecánicas, por lo tanto son incapaces de resistir las fuerzas de oclusión y requieren un respaldo mecánico para poder sobrevivir en la boca. Son las que se usan para fabricar coronas y puentes de metal-porcelana.

Hoy en día gracias a los avances notables de los adhesivos dentales, estas porcelanas pueden ser usadas en los incisivos y caninos, cuando se trata de hacer unas carillas estéticas, con la condición de que estén adheridas al esmalte dental¹⁷.

Las leucitas, tienen núcleos cristalinos más grandes que las porcelanas anteriores y tienen una fase vítrea en menor proporción lo que las hace más resistentes y con buenas propiedades mecánicas. Son muy útiles para hacer carillas en dientes anteriores, de la misma manera deben estar siempre adheridas a esmalte. Al igual que las feldespáticas son utilizadas en las llamadas "carillas o lentes de contacto" Pero todavía estas tienen altos índices de fracaso o fractura cuando se hacen coronas y puentes dentales.

Las cerámicas vítreas de disilicato de lítio ya poseen en su interior cristales mucho más largos y grandes de disilicato que están rodeadas por una matriz vítrea³¹. Pero esta estructura así formada es el resultado de un proceso que se llama de ceramización el cual permite a los fabricantes modificar y mejorar las propiedades de resistencia mecánica de estas variando la temperatura de cocción y con ello logran producir un material cerámico casi sin microporos.

Con todas estas condiciones, los disilicatos de litio, son capaces de resistir y tolerar fuerzas masticatorias de hasta 400 Mpa. Con lo cual ya se podrían hacer coronas totales sin metal en zonas de premolares y puentes de hasta tres unidades en anteriores con muy buenos resultados a largo plazo⁴⁰.

Por último, las cerámicas cristalinas como las zirconias, no presentan una matriz vítrea, sino que ellas solo están conformadas por la unión casi perfecta de cristales de zirconio, que además tiene la característica única de que cuando son sometidos a stress o un estímulo externo que intentan dañarlas, estas se transforman de su fase tetragonal a una monoclínica⁵². Este fenómeno único en los materiales cerámicos, viene acompañado de un aumento de su volumen en un 5%. Lo que comprime el avance de cualquier microfisura que se haya formado internamente, impidiendo su camino, haciendo más difícil la fractura del material.

Todas estas características hacen de ella un cuerpo muy duro, y altamente resistente.

Por esta razón con ellas ya se pueden hacer puentes grandes en zonas posteriores, coronas individuales, y estructuras para implantes, incluso implantes mismo. Pero hace muy difícil su cementación.

La técnica correcta para adherir una pieza de Y-TZP al diente pasa por el uso de un arenado triboquímico, seguido de silanos y adhesivos a base de monómeros fosfato ácidos. (10 MDP)⁵⁸.

Las cerámicas dentales poco a poco han ido superando sus limitaciones hasta el punto de convertirse en elementos restauradores muy buscados por los odontólogos, pacientes, y técnicos dentales.

Hoy en día existen varios tipos de cerámicas, cada una con diferentes características las cuales permiten al odontólogo rehabilitar dientes con excelente naturalidad.

Existen estudios clínicos a largo plazo de muchas de estas cerámicas, en otros países, sin embargo en nuestro país no tenemos datos que nos confirmen o descarten dichos resultados, sería de mucha utilidad científica desarrollar investigaciones en nuestro medio.

	Marcelo, Cascante; https://orcid.org/0000-0003-3474-6196
	Ines, Villacis; https://orcid.org/0000-0002-3994-2121
	Igor, Medeiros; https://orcid.org/0000-0002-7862-4767