Introducción
Las prótesis fijas convencionales (PFC) son una herramienta rehabilitadora que se utiliza como opción de tratamiento para pacientes parcialmente edéntulos, devolviéndoles la función y estética dental 1. No obstante, la geometría de la preparación de las PFC elimina el esmalte y, en consecuencia, aumenta la sensibilidad del diente, debido a la pérdida de sellado de los túbulos dentinarios 2,3. Los principios de preparación de los dientes pilares tienen por objeto transferir correctamente las cargas funcionales al eje longitudinal al diente que recibirá un retenedor, el cual es parte esencial de las PFC que brindan soporte y retención a los pilares que auxiliarán la restauración del diente perdido (póntico), permitiendo una adecuada transferencia de cargas funcionales al órgano dental 3,4.
En los últimos años se ha introducido el concepto de odontología mínimamente invasiva (OMI), una ciencia que reúne la prevención, la remineralización y la injerencia mínima para la colocación y remplazo de restauraciones. Su objetivo es emplear un enfoque quirúrgico menos invasivo, a través de la eliminación mínima de tejido dentario sano 5. Los sistemas adhesivos actuales ofrecen la posibilidad de restaurar el diente con menor desgaste de tejido sano (esmalte y dentina) y tiempo de trabajo clínico 6,7,8. Además, este tipo de sistemas aumentan la longevidad de las restauraciones. Al minimizar el desgaste dental de los dientes pilares no se necesitan preparaciones para macrorretenedores, ni aleaciones en metal para la confección de la prótesis 6,9. El empleo de materiales restaurativos con sistemas adhesivos, permite realizar preparaciones dentales más conservadoras, si se comparan con las PFC 10.
El uso de compuestos reforzados con fibra de vidrio aparece como una alternativa de tratamiento frente a las PFC 11-14. Estos pueden utilizarse para remplazar uno o dos dientes perdidos, realizando un mínimo desgaste de la estructura dental 7,10,15-17. La fibra de vidrio es un material utilizado como refuerzo en las matrices poliméricas 18. Sus principales componentes químicos son sílice, hierro, calcio, aluminio, entre otros. Las fibras de vidrio no solo absorben las tensiones de la dentina, sino que proporcionan una mejor estética de la restauración 19-21. Adicionalmente, presentan una alta resistencia a la compresión y tracción, alto módulo elástico y menor costo 22. De esta manera, la fibra de vidrio proporciona rigidez y resistencia, mientras que los compuestos soportan el refuerzo y le confieren manejabilidad a la restauración 11,19,23.
El objetivo de este artículo es describir las propiedades, ventajas, desventajas y limitaciones de los compuestos reforzados con fibra de vidrio como opción restaurativa frente al uso de PFC.
Metodología
Se hizo una búsqueda de bibliografía científica en las bases de datos Pubmed, ScienceDirect, Web of Science, Semantic Scholar, Scielo y EBSCO en diciembre de 2023 utilizando las siguientes palabras clave (en inglés): fiberglass reinforcing composite, fiber-reinforced composite, fixed dental prostheses, properties. Para la búsqueda se utilizaron los operadores booleanos AND y OR para unir los descriptores mencionados (Tabla 1).
Tabla 1
Estrategia de búsqueda de bibliografía científica
| Estrategia de búsqueda (inglés) | (fiberglass reinforcing composite OR fiber-reinforced composite) AND (fixed dental prostheses) AND (properties) |
Se incluyeron artículos originales, revisiones de bibliografía y comunicaciones breves publicadas a partir de 2018 en idioma inglés y de acceso libre relacionadas con los compuestos reforzados con fibra de vidrio. Se excluyeron cartas al editor y publicaciones similares. Con esto se pretende obtener información actualizada que permita resolver el objetivo de la revisión.
Resultados y discusión
Se obtuvieron 243 artículos, de los cuales se seleccionaron 31 por presentar información relacionada con el objetivo de este trabajo. 12 se encontraron en Pubmed, 5 en ScienceDirect, 8 en Semantic Scholar, 1 en EBSCO y 5 en Web of Science. La base de datos Scielo no arrojó resultados pertinentes.
Generalidades de los compuestos reforzados con fibra de vidrio
Desde 1960 se ha estudiado el uso de compuestos reforzados con fibra en la odontología restauradora 7,19. Estos consisten en una matriz de monómero polimerizado rellena con fibras de vidrio E o S, orientadas en distintas formas: unidireccional y continuas, bidireccional y continuas, de forma aleatoria, tejidas y rellenos de partículas inorgánicas, unidas químicamente mediante agentes de acoplamiento de silano 7,19,23-27. La matriz de resina está compuesta por bisfenol-Adiglicidil-dimetacrilato (bis-GMA), dimetacrilato de trietilenglicol y polimetilmetacrilato, constituyendo así una estructura denominada red polimérica semiinterpenetrante (semi-IPN), la cual brinda mejores propiedades de unión y aumenta la dureza de la matriz polimérica 19,28.
El propósito principal del refuerzo con fibra de vidrio es fortalecer de forma intrínseca al diente estructuralmente comprometido, con el fin de prevenir fracturas 19,24. El éxito del refuerzo de fibra depende de varios factores, entre ellos: la orientación de las fibras, las resinas utilizadas, la longitud de las fibras, la posición de las fibras, la adhesión de las fibras a la matriz polimérica y la impregnación de las fibras en la resina 28-31.
La orientación de las fibras genera un impacto directo sobre la capacidad de carga, la resistencia al desgaste, el coeficiente de expansión térmica, la contracción de la polimerización y la distribución de tensiones dentro de la restauración 7,15. En la siguiente tabla (Tabla 2) se presentan las características de las distintas orientaciones de fibras reportadas en la bibliografía especializada.
Tabla 2
Características de la orientación de fibras
| Orientación de las fibras | Características |
|---|---|
| Unidireccional | Las fibras están dispuestas en una sola dirección dentro de la matriz de resina (Figura 1) 7. Este tipo de orientación ofrece una resistencia mayor a lo largo de un solo eje, distribuyendo eficazmente las fuerzas a través del eje longitudinal del diente, mejorando la capacidad de carga y previniendo fracturas radiculares 30. Son ideales en la confección de postes y muñones de dientes tratados endodónticamente y prótesis dentales fijas, en los que una mejor resistencia a la tracción es vital para la longevidad y la estabilidad 24. |
| Bidireccional | Las fibras están alineadas en dos direcciones principales, formando un ángulo recto entre sí (Figura 1) 7. Este tipo de orientación ofrece resistencia y rigidez mejoradas, optimiza la capacidad de carga y la resistencia a la fractura, asegurando un rendimiento óptimo bajo diversas fuerzas oclusales y funcionales 30. Se utilizan en la confección de prótesis fijas, removibles y férulas dentales 24. |
| Aleatorias | Las fibras se distribuyen de forma aleatoria dentro de la matriz de resina (Figura 1) 7. Este tipo de orientación contribuye a propiedades anisotrópicas, en las que las propiedades mecánicas varían en diferentes direcciones 7,24,30. Por tal motivo, no proporcionan una resistencia alta en comparación con las alineadas. Sin embargo, algunos estudios han reportado una baja contracción de polimerización de compuestos reforzados con fibras cortos, orientados aleatoriamente 19. Se utilizan para restauraciones provisionales o temporales, como prótesis dentales fijas provisionales 24. |
| Tejidas | Este tipo de orientación consiste en fibras entrelazadas siguiendo un patrón específico como tejido tafetán o de sarga (Figura 1) 24. El tejido se impregna en la matriz de resina, resultando en un compuesto con una alineación de fibras bien controlada y distribuida uniformemente, lo cual proporciona mejores propiedades mecánicas 30. Se utilizan para la confección de restauraciones indirectas, incluidas inlays, onlays y carillas 24. |
Otro aspecto que se debe tener en cuenta es la longitud de las fibras, debido a que deben ser preferiblemente largas para transmitir la tensión de forma óptima desde la matriz polimérica y ofrecer una mayor resistencia al desgaste y a la fractura 7,19,26. Garoushi et al. 32 y Manhart et al.33 afirman que las fibras de vidrio cortas pueden desprenderse fácilmente de la matriz, lo que provoca un alto desgaste 26. No obstante, fibras de longitud más corta ofrecen mejores ventajas en cuanto a la manipulación y reducen el riesgo de aglomeración de fibras 24. Las longitudes críticas de fibra de vidrio E con matriz de polímero bis-GMA varían entre 0,5 y 1,6 mm 19.
Desde un punto de vista clínico, los compuestos reforzados con fibra de vidrio se emplean en el área de prostodoncia por sus favorables propiedades mecánicas y de biocompatibilidad, como una opción restaurativa en el remplazo de dientes perdidos, a través de prótesis dentales fijas adhesivas de resina, sustituyendo materiales restauradores convencionales como metal, zirconio y disilicato de litio 34-36. También puede utilizarse para confeccionar elementos de refuerzo o pónticos y la construcción directa de postes 7,23,25,34,37.
Propiedades
Los compuestos reforzados con fibra de vidrio ofrecen distintas propiedades ideales para su aplicación en el ámbito odontológico 24,28,38.
Propiedades mecánicas
Están relacionadas directamente con la orientación y la forma e interacción de las fibras en la matriz resinosa 7,29. Estas incluyen la resistencia, rigidez, tenacidad, estática, impacto y propiedades de fatiga. El refuerzo de fibra de vidrio incrementa la resistencia a la flexión y al impacto, pero disminuye la resistencia a la fatiga del compuesto 24,26,29,31. Las fibras actúan como una estructura de carga, distribuyendo de forma eficaz las fuerzas oclusales y disminuyendo la concentración de tensiones en la matriz de resina 24. Por otra parte, los compuestos reforzados con fibra de vidrio se caracterizan por su alto módulo de elasticidad, el cual es similar al de un diente natural 24, esto permite reducir la concentración de tensiones y optimizar la distribución de cargas, minimizando el riesgo de fracaso del material 24. En la siguiente tabla se muestran los valores medios de las propiedades mecánicas de los compuestos reforzados con fibra de vidrio (Tabla 3).
Tabla 3
Valores medios de las propiedades mecánicas de los compuestos reforzados con fibra de vidrio
[i] Fuente: tomado de Safwat et al.26.
Un estudio realizado por Mangoush et al.39 evaluaron la capacidad de carga y el rendimiento de desgaste de protesis parciales fijas experimentales de compuesto reforzado con fibras de vidrio cortas y de disilicato de litio convencional fabricadas con CAD/CAM. La mitad de las prótesis parciales fijas se cargaron casi estáticamente hasta la fractura. La otra mitad experimentó envejecimiento por fatiga cíclica (100.000 ciclos, Fmax = 500 N) antes de cargar de forma casi estática hasta la fractura. La prueba de desgaste se realizó utilizando 15.000 ciclos de carga. Tanto el tipo de material como el envejecimiento tuvieron un efecto significativo en la capacidad de carga de las prótesis parciales fijas. El compuesto reforzado con fibra experimental sin envejecimiento por fatiga tuvo significativamente la mayor capacidad de carga (2.096 ± 149 N). El envejecimiento por fatiga cíclica disminuyó la capacidad de carga del grupo del compuesto reforzado con fibra (1.709 ± 188 N), pero la aumentó para el grupo de disilicato de litio (1.546 ± 155 N). Los valores de profundidad de desgaste del compuesto reforzado con fibra (29,3 μm) fueron significativamente más bajos en comparación con los de disilicato de litio (54,2 μm). El compuesto reforzado con fibra demostró la mayor capacidad de carga antes y después del envejecimiento por fatiga cíclica y un comportamiento de desgaste superior en comparación con el otro material.
Propiedades ópticas y estéticas
El refuerzo de fibra brinda una mejor combinación de colores, translucidez y reflexión de la luz, lo cual es ideal para restauraciones dentales estéticas 28. Las fibras de vidrio empleadas en odontología suelen ser del color del diente o translúcidas, facilitando una combinación de colores similar a la de los dientes naturales 24,28. La translucidez de las fibras de vidrio permite la transmisión de luz a través del compuesto, debido a que su índice de refracción es similar al de la resina, reproduciendo así la apariencia natural del esmalte dental 7,26. Esta característica resulta valiosa para las restauraciones en el sector anterior, en el que imitar las propiedades ópticas de los dientes naturales es esencial para lograr un resultado estético atractivo 24,28.
Un estudio realizado por Freilich et al.40, que comparó la fuerza de unión de la matriz polimérica con polímeros de base para prótesis dentales que contienen carbono, aramida, polietileno tejido o fibras de vidrio, reveló que las fibras de vidrio produjeron la mejor estética y facilidad de unión a la matriz polimérica 26.
Propiedades viscoelásticas y térmicas
Los compuestos reforzados con fibra de vidrio muestran un rendimiento viscoelástico de 15,32 GPa, semejante a los 17 GPa característicos de la dentina 7,26. La orientación de las fibras de vidrio tiene un impacto en el coeficiente lineal de expansión térmica 7,25,26. Las fibras unidireccionales tienen un coeficiente linear de expansión térmica promedio de 5,0×10−6 °C-1 26. De acuerdo con Safwat et al.26) y Tezvergil et al.41, las fibras reforzadas unidireccionales continuas poseen dos valores de coeficientes de expansión térmica, un valor más bajo en la dirección paralela a las fibras y uno más alto en la dirección perpendicular a las fibras, debido a que la rigidez de las fibras inhibe la expansión de la matriz longitudinalmente y permite la expansión en dirección transversal.
Propiedades de unión
En la odontología restauradora, una unión fuerte entre las fibras de vidrio y la matriz de resina garantiza la integración exitosa de los compuestos reforzados con fibra 7,26,28. Esta unión se logra a través de unos mecanismos específicos, cuyo objetivo es mejorar el rendimiento y la longevidad de la futura restauración 24. A continuación, se describen los mecanismos de unión entre las fibras de vidrio y la matriz de resina (Tabla 4).
Tabla 4
Mecanismo de unión entre las fibras de vidrio y la matriz resinosa
| Mecanismo de unión | Características |
|---|---|
| Entrelazado mecánico | Consiste en que la matriz de resina se infiltra y rodea los intersticios de las fibras, generando un agarre mecánico. Este mecanismo incrementa la superficie de contacto, mejorando la distribución de la tensión y la transferencia de carga entre la matriz resinosa y las fibras 24. |
| Enlace químico | Consiste en la formación de enlaces covalentes o iónicos entre los grupos funcionales ubicados en la superficie de la fibra y la matriz resinosa. Estos enlaces mejoran la adhesión entre ambos materiales, lo cual mejora la resistencia del compuesto y la resistencia a la desunión 24. |
| Acción humectante y capilar | La unión resina-fibra se fundamenta en que la matriz de resina humedezca la superficie de la fibra, afectada por la tensión superficial, características superficiales y viscosidad de la resina. La acción capilar atrae la resina entre las fibras, promoviendo un contacto íntimo que mejora la adhesión. Estas acciones contribuyen a formar una interfaz resina-fibra continua, esencial para la transferencia de carga y distribución de tensiones 24. |
| Interdifusión | La interdifusión implica la mezcla gradual de moléculas de resina y fibras, generando una zona de transición en la interfaz. Este proceso fortalece la unión al crear un gradiente de propiedades, facilitando una transferencia gradual de tensiones y reduciendo el riesgo de desunión abrupta 24. |
| Formación de capa híbrida | Esta capa se forma mediante la interpenetración de componentes de resina y fibra, creando una estructura única que fusiona las propiedades de ambos materiales. La capa híbrida mejora la adhesión y proporciona propiedades mecánicas superiores, fortaleciendo aún más la unión entre la fibra y la matriz de resina 24. |
| Silanización de fibras | La silanización implica aplicar agentes acopladores de silano en la superficie de la fibra para favorecer la unión química y mejorar la adhesión entre la fibra y la matriz de resina. Este proceso es crucial para potenciar las propiedades mecánicas y el rendimiento a largo plazo de los compuestos de refuerzo de fibras 24. |
Biocompatibilidad
Los compuestos reforzados con fibras de vidrio presentan una menor tendencia a la adhesión microbiana de Streptococcus mutans, en comparación con estructuras como la dentina y el esmalte dental 7,26. Existen estudios que demuestran la biocompatibilidad de las fibras utilizadas, lo cual garantiza reacciones adversas y respuestas tisulares mínimas 24,26. El estudio de Assif et al.26 sobre la adhesión de Candida albicans a los compuestos reforzados con fibra de vidrio evidenció que las resinas hidrófobas impregnadas con fibras de vidrio E reducían la adhesión de los microbios.
Una revisión sistemática de la bibliografía realizada por Wang et al.29, en la cual incluyeron diez estudios, revelaron que las fibras de vidrio, específicamente las fibras de vidrio E, son superiores a las cerámicas y otros tipos de compuestos en términos de adherencia bacteriana, citotoxicidad de fibroblastos y viabilidad celular.
Ventajas y desventajas
A continuación, se compilan las ventajas y desventajas de los compuestos reforzados con fibra de vidrio mencionadas en el desarrollo de este trabajo (Tabla 5).
Tabla 5
Ventajas y desventajas de los compuestos reforzados con fibra de vidrio
Limitaciones
A pesar de que desde hace varias décadas se han estudiado las fibras de vidrio como agentes de refuerzo en polímeros dentales existen pocos ensayos clínicos a largo plazo sobre el uso estos materiales 7,23,26,28. La principal falla se relaciona con la interfaz entre la fibra y la matriz orgánica. Esta interfaz es vulnerable a la hidrólisis y a la degradación intraoral, razón por la cual puede verse afectada y producir fracasos. Este problema podría ser un factor en la carencia de resultados a largo plazo 7,23.
Los principales motivos de fracaso de los compuestos reforzados con fibra de vidrio están relacionados con fracturas y separación de capas (delaminación); sin embargo, estos eventos pueden solucionarse mediante la aplicación de materiales compuestos de resina 7,23,42.
Conclusión
El uso de compuestos reforzados con fibra de vidrio en prostodoncia ha generado un gran interés, en particular por parte de los clínicos, al ofrecer una solución material versátil e innovadora, proporcionando buena resistencia mecánica, dureza y una atractiva estética similar a la de un diente natural, a través de una biocompatibilidad satisfactoria, convirtiéndolos en una opción convincente frente a los materiales tradicionales como los metales y la cerámica. Una de las perspectivas de este trabajo sería realizar nuevas investigaciones relacionadas con la degradación de la interfaz entre la fibra y la matriz orgánica y evaluar el rendimiento de estos compuestos a largo plazo.