Seguramente recuerdas cuando eras niño o niña esas golosinas que te encantaba comer, que te parecían muy sabrosas, ¡riquísimas, dirías tú! Esperabas la menor oportunidad para ir a la tienda de la esquina y comprar las de tu preferencia, y después de haber disfrutado de su sabor, continuar jugando. El problema se presentaba cuando al final del día te ibas a dormir y se te olvidaba, o simplemente te daba pereza, cepillarte los dientes, aún a pesar de la insistencia de tus padres. Y digo problema porque la presencia de bacterias en tu boca, junto con el azúcar de la golosina y la saliva, generan ácidos que atacan el esmalte y la dentina, produciendo caries, ¡ouch!, y digo, ¡ouch!, porque seguramente también recuerdas esa horrible punzada que empezaba en alguna de tus muelas, continuaba hasta los oídos para terminar en tu cerebro. Sentías como si un alfiler se te clavara una y otra vez en tu muela, y todo por no lavarte los dientes. Después de esto… la obligada visita con el dentista.
Ese especialista de la salud examinaba tu dentadura y en el peor de los casos, cuando la caries era muy profunda, sufrías la pérdida (extracción) de alguna pieza dental; cuando la caries era superficial podías conservarla. El dentista procedía entonces a quitar toda la parte afectada por la caries con la “fresa” (ese como taladro en miniatura cuyo sonido queda grabado con fuego en tu memoria), haciendo una cavidad en la muela, para posteriormente rellenarla con un material muy viscoso, semisólido, llamada resina, que endurecía utilizando una lámpara pequeña que emitía una luz. Este arreglo te permitía volver a masticar sin ningún problema.
Pero, ¿qué es una resina? Tal vez en alguna ocasión hayas tomado un trozo de leña proveniente de un pino recién cortado, y hayas visto una sustancia líquida, transparente, y la hayas sentido pegajosa y con un olor característico, esta es un tipo de resina que se encuentra en estado natural. Actualmente existen una gran cantidad de resinas sintéticas que se utilizan, en combinación con partículas inorgánicas, para elaborar tubería de agua, mangos para herramientas, barandales, canaletas, tinas para baño o vigas estructurales en el ámbito industrial, y en el sector salud, restauraciones dentales.
En presencia de un agente químico (llamado endurecedor) o calor la resina pasa de ser un líquido viscoso a un sólido rígido, frágil y quebradizo, esta desventaja se subsana con la adición de materiales inorgánicos, como el cuarzo por ejemplo, para producir lo que se conoce como material compuesto. En el material compuesto la resina mantiene el relleno inorgánico en su lugar y le transfiere las cargas externas a este al mismo tiempo que lo protege del medio ambiente, es decir, si aplicas una fuerza sobre material resinoso no tardará mucho en romperse, pero si a esta resina le incorporas algún relleno inorgánico, resistirá más tiempo. Las resinas dentales son materiales compuestos que se conocen comúnmente como compósitos.
El cuarzo que se utiliza como relleno en la resina dental tiene un componente principal llamado dióxido de silicio, SiO2, que es un compuesto inerte y similar a la estructura dental, este posee un tamaño de partícula del orden de micrómetros. Para que tengas una idea aproximada de lo que es un micrómetro, observa la escala de una regla de 30 centímetros, la división más pequeña corresponde a un milímetro, ahora trata de dividir ese milímetro en mil partes y obtendrás un micrómetro. El grosor de un cabello humano es de 100 micrómetros, por eso podemos verlo, pero para poder ver los glóbulos rojos o las bacterias, que miden entre cinco y ocho micrómetros, necesitamos un microscopio.
A pesar de que el relleno inorgánico, SiO2, utilizado con frecuencia en las resinas dentales, es del orden de varias micrómetros (.5 a 40 micrómetros) y que tiene un tratamiento químico para evitar que se separe después de mezclarlo con la resina (“silanización”), el compósito muestra una baja durabilidad, y si a esto le agregamos que la presencia de agua disminuye significativamente su resistencia, su uso queda muy limitado.
Las investigaciones realizadas a las fallas de estos compósitos revelaron que el relleno inorgánico contribuye en mucho a las fallas. Adicionalmente, muchos rellenos inorgánicos que son usados para compósitos dentales son esféricos o de forma irregular. En superficies oclusales (molares) tales rellenos son susceptibles de ser desalojados de la resina, causando que el efecto de reforzamiento se pierda y que se formen pequeños huecos en los que pueden quedar atrapadas diversas sustancias provocando una pigmentación de la resina.
Entonces si la solución radica en el relleno inorgánico, ¿qué pasaría si se modificaran sus dimensiones? ¿si en lugar de tener una partícula en escala micrométrica se tuviera en escala nanométrica?, ¿pero, qué es un nanométro? Volviendo al ejemplo de la regla, ahora imagina que un micrométro, que es la milésima parte de un milímetro, lo divides de nuevo en mil partes, cada una de estas divisiones sería un nanómetro. En un nanómetro caben entre tres y cinco átomos, y como bien sabes los átomos son las unidades fundamentales o “tabiques” más pequeños que se pueden utilizar para construir cualquier cosa. Ejemplos de este tipo de dimensiones los encontramos en los virus, que poseen un tamaño entre 20 y 200 nanómetros.
¿Pero qué tiene de especial el tamaño nanométrico? Entre otras propiedades, la modificación de la resistencia de un material; si se logra obtener un compósito con un refuerzo nanométrico, impactaría de manera muy positiva en la resistencia y en su tiempo de vida útil dentro de la cavidad bucal. La razón es que hay una mayor superficie de contacto entre el relleno y la resina, que aumenta en gran medida las interacciones entre ambos y, en consecuencia, también su resistencia. Se han utilizado con relativo éxito, aparte del dióxido de silicio nanométrico, otras partículas nanométricas, como el óxido de titanio, zirconio o plata, este último, además, con propiedades bactericidas.
Aparte de los óxidos nanométricos existen otras alternativas que también son viables, como las arcillas. Las arcillas son minerales naturales productos de cenizas volcánicas, son plásticas cuando se humedecen y consisten de un material granuloso muy fino, suave al tacto, formado por partículas muy pequeñas cuyo tamaño es de varios micrómetros. Ejemplo de estas son la montmorillonita y la bentonita. Los granos de arcilla se encuentran formados a su vez por cientos de láminas que tienen un espesor de un nanómetro. Estas láminas se pueden separar ya sea utilizando un disolvente o un tratamiento químico. Si se logran separar completamente las láminas dentro de la resina la interacción entre ambas se ve favorecida. Para entender estos fenómenos imagina que tienes una baraja, en un principio cuando las cartas están apiladas tendríamos el equivalente a un grano de arcilla, con una determinada área que estaría en contacto con alguna superficie, el piso por ejemplo. Pero si tú separas todas las cartas y las colocas en el piso al azar, el área de contacto aumentaría en gran medida, entonces diríamos que las cartas están exfoliadas en el piso, es decir, están totalmente separadas y sin ningún orden.
Las interacciones entre las láminas de arcilla y la resina se verían reflejadas en la resistencia del compósito, el reto sería separar las láminas, mantener esta exfoliación, y distribuirlas uniformemente en la resina dental. Este aumento sustancial en la resistencia evitaría la fractura del compósito, alargaría la vida útil del material dental y ahorraría tiempo y dinero, tanto al paciente como al odontólogo, por lo tanto vale mucho la pena afrontar ese reto, ¿no te parece?

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