Efectos del peróxido de hidrógeno de alta concentración y el ácido fosfórico sobre la superficie y subsuperficie de esmalte bovino

Resumen

El objetivo de esta tesis fue estudiar los efectos sobre el esmalte dental que tienen diferentes agentes químicos usados en la práctica dental para tratamientos restaurativos y cosméticos. Se han diseñado una serie de protocolos experimentales, usando esmalte bovino en polvo y fraccionado como material de estudio y soluciones de ácido fosfórico y peróxido de hidrógeno como agentes químicos. Se han evaluado la acción de estos agentes químicos sobre el esmalte a través del análisis de la composición y las alteraciones de superficie a través de diferentes técnicas analíticas. Los objetivos específicos de este estudio fueron: 1) Cuantificar por espectroscopia de absorción atómica (EAA), la cantidad de calcio extraído de la superficie y subsuperficie de esmalte bovino (a diferentes profundidades: 0, 25, 50, 100 µ), tratado primero con peróxido de hidrógeno (PH) seguido de ácido fosfórico (AF) a diferentes concentraciones y tiempos de aplicación. 2) Estudiar el efecto del tratamiento del esmalte con peróxido de hidrógeno, ácido fosfórico, o ambos secuencialmente sobre la composición y microestructura de la superficie, usando diferentes técnicas analíticas. Específicamente, se usaron espectroscopia de absorción atómica (EAA) y transformada con Fourier (FTIR), isotermas de nitrógeno y dióxido de carbono y microscopía electrónica de barrido (SEM). El primer objetivo se desarrolló en dos ensayos experimentales. En el primero se usaron tres fracciones iguales de superficie de esmalte (16 mm2) extraídas de cada diente bovino. Un especimen de cada corona fue asignado a uno de los tres grupos experimentales (n=10): Grupo 1 (grupo control) no expuesto a ningún agente blanqueador. Grupo 2, blanqueado con solución de peróxido de hidrógeno al 38% durante 20 minutos y grupo 3, peróxido de hidrógeno al 30% durante 60 minutos. Después de 24 horas de tratamiento, los especímenes fueron medidos en su espesor y sumergidos en solución de ácido fosfórico al 37%. Posteriormente se tomaron alícuotas a los 30 y 60 segundos. Luego fueron desgastados 25 micras en profundidad e inmersos nuevamente en solución de ácido fosfórico al 37%. Este mismo procedimiento fue repetido a las profundidades de 50 y 100 micras. Las concentraciones de calcio recogidas en las alícuotas fueron determinadas por espectroscopia de absorción atómica. En el segundo ensayo experimental, se realizaron los mismos procedimientos con diferentes grupos: Grupo I (control) sin agente blanqueador; Grupo II, blanqueado con PH durante 72 horas continuas y Grupo III, PH 38.5% durante 72 horas continuas. Para desarrollar el segundo objetivo se usaron, tanto muestras fragmentadas como en polvo. Se llevaron a cabo tres tipos de experimentos, en los cuales las muestras de esmalte fueron expuestas a peróxido de hidrógeno (a); ácido fosfórico (b) o ambos secuencialmente (c). Tratamiento a: a1) Esmalte fragmentado tratado con AF (37%) y a2) polvo de esmalte (150-200 µ) tratado con AF (0,1%). Ambos tipos de muestras se trataron con disolución ácida incrementando los intervalos de tiempo entre 1 a 1440 minutos. Tratamiento b: las muestras de esmalte fueron tratadas con PH (30%) a diferentes intervalos de tiempo 5, 20, 60, 90 y 120 minutos. Tratamiento c: las muestras de esmalte fueron primero expuestas al PH (30%) durante los mismos intervalos de tiempo y posteriormente fueron expuestos al AF durante 30 segundos y 5 minutos. Los cambios químicos que ocurrieron al progresar los experimentos fueron analizados por AAS y FTIR. Las modificaciones de la superficie fueron estudiadas mediante SEM e isotermas de N2 y CO2 a 77 y 273 K respectivamente. A continuación, se resumen los resultados principales de los diferentes ensayos experimentales: ENSAYO 1 EFECTO DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO DE ALTA CONCENTRACIÓN Y ÁCIDO FOSFÓRICO SOBRE LA SUPERFICIE Y SUBSUPERFICIE DE ESMALTE BOVINO Experimentos a corto tiempo de exposición (20 y 60 minutos) No se encontraron diferencias significativas en las cantidades de calcio total extraído entre los especímenes blanqueados y no blanqueados (F= 0,142; p=0.869). La cantidad de calcio extraído fue similar a lo largo de los cuatro niveles de profundidad en tanto los especímenes no blanqueados y blanqueados con PH al 30%. La mayor cantidad de calcio fue movilizada de la subsuperficie del esmalte (25 µm de profundidad) más que en otras profundidades en los especímenes tratados con PH 38%. Experimentos a largo tiempo de exposición (72 horas) Se encontraron diferencias significativas entre la cantidad de calcio total extraída entre los especímenes blanqueados y no blanqueados (F=1464 p=<0,001). La cantidad de calcio extraído fue diferente a lo largo de los cuatro niveles de profundidad para especímenes blanqueados y no blanqueados con PH 38 y 38,5%. La mayor cantidad de calcio fue movilizado en la superficie (0 µm de profundidad) en especímenes tratados con PH al 38% a los 60 segundos. ENSAYO 2 ANÁLISIS MICROQUÍMICO DE LOS EFECTOS DEL ÁCIDO FOSFÓRICO SOBRE EL ESMALTE BOVINO Los datos por EAA mostraron que la cantidad de calcio movilizado a la solución en las muestras de esmalte tratadas con AF fue mayor a cortos tiempos de exposición. Sin embargo los datos de FTIR revelaron que el grado de mineralización del esmalte (determinado como la proporción fosfato sobre amidas) permaneció constante durante el tratamiento, indicando que los componentes orgánicos y minerales se perdieron en la misma proporción. Por otro lado, los fosfatos pobremente cristalinos y los carbonatos ricos del componente mineral, fueron preferencialmente eliminados y probablemente fue la causa principal de la liberación de calcio por la exposición al ácido. Los resultados de FTIR también demostraron que los componentes orgánicos ricos en grupos hidrofóbicos (ej. las amelogeninas) fueron principalmente eliminados durante el tratamiento ácido. Mediante isotermas de N2, se observó una disminución del área de superficie específica (SBET) a medida que aumenta el tiempo de tratamiento. Las microfotografías por SEM revelaron que la superficie externa de las muestras tratadas, mostraron una mayor delimitación de los cristales de hidroxiapatito y un aumento del espacio intercristalino. En general las muestras tratadas revelaron más daños y una superficie más irregular y rugosa. ENSAYO 3 ANÁLISIS MICROQUÍMICO DE LOS EFECTOS DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO SOBRE EL ESMALTE BOVINO La cantidad de calcio movilizado por PH fue mayor a cortos tiempos de exposición, cómo se ha observado en los datos de EAA. Adicionalmente los parámetros composicionales determinados por FTIR mostraron que el grado de mineralización permanece constante y la cantidad de fosfatos no cambia significativamente. Por otra parte, los componentes minerales ricos en carbonatos fueron específicamente eliminados junto con los componentes orgánicos ricos en amida I. Se determinó mediante las isotermas de N2, una modificación adicional y una disminución del área de superficie específica (SBET) al aumentar el tiempo de tratamiento. El análisis de superficie por SEM reveló también que la superficie externa fue más irregular y de apariencia rugosa, con mayor delimitación de los cristales y un aumento del espacio intercristalino. Estas alteraciones indicaron que a medida que aumentó el tiempo de tratamiento, aumentaron los daños en la superficie. ENSAYO 4 ANÁLISIS MICROQUÍMICO DE LOS EFECTOS DEL PH Y EL AF SOBRE EL ESMALTE BOVINO El tratamiento secuencial en el cual los especímenes de esmalte fueron primero expuestos al PH al 30% y después a AF al 0,1% presentó la mayor pérdida de calcio que los expuestos a soluciones únicas de PH ó AF. En este tratamiento, no hubo una variación significativa en la cantidad de calcio movilizado a medida que aumentó el tiempo de tratamiento con PH o AF durante (30 segundos ó 5 minutos). Los datos de FTIR mostraron que el tratamiento secuencial de esmalte en polvo, con PH al 30% y AF durante 30 segundos, no mostraron cambios significativos en la composición del esmalte. Ninguno de los parámetros composicionales determinados por el espectro infrarrojo presentó una relación definida con el tiempo de exposición al peróxido. Sin embargo, en el caso del tratamiento combinado usando un tiempo de exposición mayor del AF (5 minutos), sí existió una relación bien definida entre los cambios de composición del esmalte y el tiempo de exposición a la solución de PH. En particular se observó una pérdida gradual del componente mineral rico en carbonatos y fosfatos altamente cristalinos a medida que aumenta el tiempo de tratamiento con la solución de PH. Adicionalmente los tratamientos secuenciales esmalte fragmentado, causaron una gran reducción de la superficie específica del sólido más que los tratamientos individuales por separado y un gran daño estructural de la superficie y una mayor pérdida de la sustancia interprismática. En resumen, se puede concluir de los resultados de los diferentes tratamientos que el preblanqueamiento con PH al 38% aumenta significativamente el efecto descalcificante del AF (60s) en la superficie y subsuperficie del esmalte. Los tratamientos con AF y/ó PH producen una desmineralización no homogénea y afectan la composición química del esmalte bovino (orgánica e inorgánica). Las características texturales y el área de la superficie del esmalte son modificadas por los tratamientos, como lo muestran las observaciones por SEM y las medidas de isotermas de N2.