Desenvolupament i caracterització de biomaterials amb propietats restauradores i benèfiques dels teixits dentals

Abstract

La tesi doctoral presentada pretén contribuir al desenvolupament de nous materials de remineralització dental així com de noves tècniques analítiques que permetin estudiar l'efecte del fluorur sobre el mineral dental. D'altra banda, es presenta també un estudi per millorar l'eficiència d'un blanquejador dental.<br/>A la primera part del treball, un adhesiu dental comercial (3M Single Bond®) s'ha modificat per mitjà de l'addició d'una resina de bescanvi iònic de tipus base dèbil carregada amb ió fluorur. L'alliberació de fluorur es veu influenciada per la forma com s'apliquen les mostres a causa dels diferents graus d'entrecreuament assolits per l'adhesiu en funció de la seva aplicació. Els resultats dels estudis d'adhesió mostren valors similars per les mostres d'adhesiu original i modificat al cap de 24 hores del procés d'adhesió mentre que la força d'adhesió immediata és inferior en les mostres d'adhesiu mesclat amb la resina. <br/>La segona part dels estudis s'ha dirigit al desenvolupament de tècniques analítiques que permetin l'especiació química del fluorur incorporat a l'esmalt dental després de diferents tractaments in vitro. La deposició de calci en esmalt dental després de tractaments basats en cicles de pH amb solucions de NaF i CaF2 s'ha estudiat mitjançant la difracció de raigs X. Cap dels dos tractaments mostra deposició de CaF2 en mostres de dents bovines. La incorporació de fluorur al mineral en forma de fluorapatita s'ha estudiat per mitjà de l'espectroscòpia Raman. Les mostres d'hidroxiapatita substituïda amb fluorur amb més d'un 20% de posicions del grup hidròxid ocupades per fluorur mostren l'espectre Raman de la fluorapatita després de sotmetre-les a un tractament tèrmic a 800ºC. Aquest canvi de fase es dóna també en mostres de dents tractades amb fluorur quan s'escalfen per sobre de 1000ºC. El potencial remineralitzador d'un material conegut com NMTD, basat en una mescla de resines de bescanvi iònic de tipus àcid dèbil i base dèbil, s'ha comprovat mitjançant el mètode desenvolupat. <br/>Finalment, l'efecte de l'addició de Fe (III) a un blanquejador comercial (Vivastyle®) ha estat caracteritzat. Tot i que el ferro pot actuar com a catalitzador de les reaccions de blanqueig incrementant la formació de radicals lliures, s'observa una disminució de la velocitat de blanqueig quan el ferro s'afegeix al blanquejador. Tot i així, la velocitat de blanqueig augmenta si s'incrementa la quantitat de ferro afegida. Aquest fet sembla indicar un possible doble efecte del ferro en el procés de blanqueig.

An important aim of the present studies is to contribute to the development of new remineralising materials and to develop new analytical techniques to study the effect of fluoride on the tooth mineral. On the other hand, the increasing demand of aesthetic treatments leaded to a study to improve the efficiency of a dental whitener. <br/>In the first part of the work, a commercial dental adhesive (3M Single Bond®) has been modified by the addition of a weak base ionic exchange resin previously loaded with fluoride. Fluoride release is influenced by the way in which samples are applied due to the different degrees of crosslinking achieved by the adhesive depending on its application. Results of adhesion show similar strength values at 24 h for original and modified adhesive formulations whereas immediate adhesion decreases when the resin is mixed with the adhesive. <br/>The second part of the studies has been focused on the development of analytical techniques to assess the quantity and the chemical form of the fluoride incorporated to dental enamel after different in vitro treatments. A method based on X-ray diffraction has been developed in order to study calcium fluoride deposition in dental enamel. Treatments based on pH cycling in NaF or CaF2 solutions did not show CaF2 deposition on bovine teeth surfaces. Incorporation of fluoride into the mineral as fluorapatite has been studied by means of Raman spectroscopy. After heating above 800¼C, samples of fluoridated hydroxyapatite with more than 20% of the hydroxyl groups substituted by fluoride show the fluorapatite Raman spectra. The same phase transformation takes place in dental enamel samples treated with fluoride but at a higher temperature: 1000¼C. Remineralisation potential of a material known as NMTD, which consists in a mixture of weak acid and weak base ion exchange resins, was assessed using the developed method. <br/>Finally, the effect of the addition of Fe(III) to a commercial dental whitener (Vivastyle®) has been characterised. Although iron can act as a catalyser of the whitening reactions by enhancing the formation of free radicals, a decrease of the whitening speed is detected when iron is added to the whitener. However, whitening speed increases with the amount of added iron. This fact is indicative of a possible double effect of iron on the whitening process.