Biomecánica Masticatoria, Tribología y Mecanismos de Adhesión Dental
Biomecánica y Aparato Estomatognático
La biomecánica es el conjunto de repercusiones y manifestaciones que se producen sobre los tejidos vivos por la actuación de las cargas o fuerzas mecánicas.
En el aparato estomatognático, las fuerzas y tensiones están constituidas por el funcionamiento de la articulación temporomandibular (ATM), los músculos masticadores y las arcadas dentarias junto con los procesos alveolodentarios; todo este conjunto conforma la biomecánica masticatoria.
Consideraciones Biomecánicas y Tribología Oral
La tribología es la ciencia que estudia el rozamiento y el deslizamiento de los cuerpos sólidos entre sí, orientada a mejorar las condiciones frente al desgaste.
Fuerzas masticatorias según la especie
- Carnívoros: movimientos predominantes de apertura y cierre.
- Roedores: movimientos propulsivos y retropulsivos (meter y sacar).
- Herbívoros: movimientos de excursión lateral.
- Ser humano: integra todos estos movimientos funcionales en oclusión.
1. Fricción y sus consecuencias
La consecuencia directa de la fricción es que implica la presencia de un movimiento que produce una fuerza, lo cual conduce inevitablemente al desgaste. La fricción depende de los siguientes factores:
- Tipo de movimiento efectuado.
- Presencia y naturaleza de los lubricantes.
- Naturaleza de las superficies en contacto.
- Velocidad a la que se produce el desplazamiento.
- Tipo y magnitud de la fuerza aplicada sobre ambas superficies.
El coeficiente de fricción se define como el cociente o relación existente entre la fuerza paralela y la fuerza perpendicular al plano de contacto.
2. Condiciones que influyen en el desgaste en la cavidad oral
- Presencia de irregularidades, surcos y crestas en las superficies oclusales.
- Características cualitativas y cuantitativas de la saliva.
- Magnitud y dirección de las cargas de aplicación.
- Capacidad de deformación elástica o plástica del material.
- Presencia de hábitos anormales o parafuncionales (bruxismo, entre otros).
- Ciertas profesiones o actividades (por ejemplo, músicos de instrumentos de viento).
- Dureza superficial de los materiales restauradores y dentales.
- Fuerza y fricción continua que imprimen los tejidos blandos circundantes.
Tipos de desgaste
- Adhesivo: ocurre cuando una superficie más o menos lisa resbala o presiona contra otra también relativamente lisa (por ejemplo, esmalte contra esmalte).
- Abrasivo: se produce cuando una superficie rugosa y dura resbala contra otra más blanda (por ejemplo, esmalte contra piedra pómez).
- Erosivo: se genera cuando pequeñas partículas sólidas y fluidos líquidos son proyectados con fuerza contra una superficie (por ejemplo, la acción combinada de saliva y partículas alimenticias contra el esmalte).
- Corrosivo: originado por interacción o degradación de tipo químico (por ejemplo, la acción de ácidos cítricos como el limón sobre el esmalte).
- Por impacto: producido por choques mecánicos repetitivos entre dos superficies rígidas (por ejemplo, traumatismo derivado del uso de un piercing lingual).
Conceptos Fundamentales de Adhesión Dental
La adhesión es la unión íntima entre dos materiales diferentes, propiciada por afinidad química o por retenciones mecánicas. Científicamente, representa el estado en el que dos superficies se mantienen unidas mediante fuerzas intermoleculares o simple acoplamiento mecánico. Cuando interviene una tercera sustancia intermedia para lograr dicha unión, se clasifica como adhesivo verdadero (la falla adhesiva ocurre cuando se rompe la interfase de un material con respecto al otro).
El adhesivo es una sustancia de consistencia fluida diseñada para mojar e ingresar en todas las superficies; al fraguar, adquiere la capacidad de unirse solidariamente tanto a la superficie de aplicación como al sustrato. Cuando se produce una rotura interna dentro del cuerpo del adhesivo, se define como una falla cohesiva.
El cemento adhesivo se emplea para fijar o unir dos materiales. Se presentan en formatos fluidos e interfases de tipo polvo-líquido o pasta-pasta (que requieren mezclado previo), así como sistemas duales que disponen de dos vías de polimerización: fotopolimerización rápida mediante luz actínica y autopolimerización por reacción química.
La cohesión representa la unión intermolecular primaria y secundaria dentro de una misma masa. Si tras el fraguado se presenta una fractura cohesiva, evidencia que el fallo mecánico ha tenido lugar a través de las propias moléculas del material y no en la interfaz adhesiva.
La soldadura consiste en la unión lograda mediante la fusión térmica de dos materiales metálicos o polímeros termoplásticos.
La filtración marginal es el paso indebido de fluidos, bacterias o iones a través de la interfase existente entre dos sustratos (por ejemplo, entre la restauración y el diente).
El sellador implica la aplicación clínica de un material fluido destinado a bloquear e impedir la filtración marginal (como los sellantes de fosas y fisuras).
El acondicionamiento comprende cualquier tratamiento o preparación física o química aplicada sobre un sustrato para dejarlo capacitado y receptivo frente a procedimientos adhesivos posteriores.
La imprimación (o aplicación del primer) consiste en la colocación de una capa de base química que optimiza la humectabilidad y facilita la unión del material adhesivo o restaurador definitivo.
Fundamentos Biofísicos y Fisicoquímicos
- Energía superficial: en el interior de una masa sólida o líquida, las moléculas experimentan fuerzas de atracción simétricas y distancias equilibradas entre sí; en cambio, en la superficie, las fuerzas están incompletas produciendo una atracción desigual hacia el interior.
- Tensión superficial: fenómeno propio de los fluidos líquidos donde existe una energía de unión cohesiva superficial que tiende a minimizar el área expuesta. Aunque las fuerzas se distorsionen, tienden rápidamente a reconstituir el equilibrio cohesivo (un ejemplo clásico es el comportamiento del mercurio).
- Humectabilidad: capacidad de un líquido para extenderse de forma homogénea sobre una superficie sólida.
- Capilaridad: capacidad de los fluidos para ascender o penetrar a través de conductos estrechos o microporosidades.
- Adsorción: proceso fisicoquímico mediante el cual los átomos o moléculas son retenidos estrictamente en la superficie del sustrato.
- Absorción: fenómeno por el cual una sustancia externa es incorporada e integrada dentro de la estructura volumétrica de otro cuerpo (por ejemplo, el agua penetrando en el papel).
Mecanismos de Adhesión
Adhesión química verdadera
La adhesión química verdadera es aquella unión que se consolida mediante enlaces químicos específicos (iónicos, covalentes o puentes de hidrógeno) entre los componentes. Sus factores determinantes son:
- Naturaleza química de las partes por unir (ejemplo: esmalte dental y resina adhesiva).
- Estado superficial de los sustratos (por ejemplo, grado de pulido y descontaminación).
- Rugosidad superficial, generada ya sea por la morfología del material o por el tallado cavitario.
- Relación e interacción entre la energía libre superficial de ambas partes.
- Humectabilidad del sustrato y medición del ángulo de contacto del adhesivo.
- Viscosidad del agente adhesivo.
- Cinética de transformación de fase líquida a fase sólida durante el fraguado.
- Cambios dimensionales y contracción volumétrica experimentados durante la polimerización.
- Resistencia intrínseca del material restaurador y adhesivo.
- Espesor de película obtenido tras la aplicación y distribución del agente adhesivo.
Adhesión mecánica (adhesión no verdadera)
La adhesión mecánica corresponde a la unión de dos materiales lograda exclusivamente a través de trabas o retenciones micro y macromecánicas. Requiere cumplir las siguientes condiciones:
- La superficie del sustrato sólido debe acondicionarse previamente mediante procedimientos mecánicos, químicos o eléctricos, con el objetivo de generar microirregularidades que incrementen significativamente el área de contacto y la energía superficial.
- El adhesivo fluido debe colocarse uniformemente sobre el primer sustrato para asegurar una difusión total por toda la superficie.
- El producto debe presentar una capacidad de penetración suficiente para rellenar todos los recodos, microporos y anfractuosidades del área preparada.
- El material fluido secundario debe pasar eficazmente al estado sólido mediante polimerización, desarrollando una adecuada resistencia mecánica para resistir el desalojo.
Grabado químico
El grabado químico (generalmente mediante ácido ortofosfórico) consiste en desmineralizar selectivamente la matriz inorgánica para crear microporosidades retentivas en el esmalte y la dentina, optimizando la energía libre superficial con el fin de obtener un anclaje micromecánico duradero.