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Artículos Originales

 

EFECTO DEL TIEMPO DE EXPOSICIÓN SOBRE LA EFICACIA DE POLIMERIZACIÓN CON UNIDADES EQUIPADAS CON LUZ EMITIDA POR DIODOS-LED's

 

EFFECT OF EXPOSURE TIME ON CURING EFFICIENCY OF POLYMERIZING UNITS EQUIPPED WITH LIGTH-EMITTING DIODES- LED's

 

Jose David Ruan Antury1, Osnara Mongruel Gomes2, Carlos Gomes João2, Alessandro Dourado Loguercio2 y Alessandra Reis2

1 Universidad Santiago de Cali, Valle del Cauca, Colombia.
2 Departamento de Odontología, Escuela de Odontología, Universidad Estadual de Ponta Grossa/Paraná, Brasil.

 


RESUMEN

Objetivo evaluar la dureza en la superficie y la base de dos resinas fotoactivadas empleando unidades de polimerización equipadas con luz emitida por diodos (LED), (LED emetron; Elipar Free Light, Coltolux LED) y una lámpara de luz halógena (Optilux 501), con diferentes tiempos de exposición (20, 40 y 60 segundos). Métodos Fueron elaboradas 5 matrices de 5mm de diámetro y 2mm de espesor por grupo experimental, GI-Z250 color B 0.5, y GII: Charisma SL, para dientes con aclaramiento, según la norma ISO 4049. Los especímenes fueron fotoactivados por 20, 40 y 60 segundos, y fue medida la microdureza superficial vicker's , realizando cada indentación por 30 segundos bajo una carga de 50gramos. Los datos obtenidos fueron sometidos a un análisis estadístico de ANOVA y test de Tukey's (p=0.05). Resultados La foto activación fue efectiva con la lámpara de luz halógena y las unidades de luz LED's, en cuanto al tiempo de exposición hubo un incremento considerable en todas las fuentes de luz cuando el tiempo de exposición paso de 20 a 40 segundos. Los valores de microdureza superficial fueron mayores en la resina Z250 a los obtenidos por la resina Charisma, bajo las mismas condiciones experimentales. Conclusiones Las unidades equipadas con luz LED's fueron tan eficaces como la de luz halógena al emplear un tiempo de exposición de 40 segundos o superior.

Palabras Clave: Resinas, luz de curado, luz emitida por diodos, dureza.


ABSTRACT

Objetive evaluate the top and bottom hardness of two composites cured using polymerizing units equipped with light emitting diodes (LED's), (LEDemetron, Elipar Free Light, Coltolux LED) and one quartz tungsten halogen device (Optilux) under different exposure times (20, 40 y 60 seconds). Methods Five matrix mold with 5mm in diameter and 2 mm in depth was made to obtained dic shaped specimens for each experimental group, GI: Z250 Color B 0.5 and GII : Charisma SL. The specimens were cured by one of the ligth curing units for 20, 40 or 60 sec., and the hardness was measured with a Vickers Hardness Measuring instrument (50gr/30 sec). Data were subjected to ANOVA and Tukey's Test (p=0.05). Results the units LED were as effective as the quartz tungsten halogen device for curing both composites. A significant increase in the microhardness values were observed for all light when the exposure time was changed from 20 sec to 40 sec. The Z250 composite showed hardness values that were usually higher than those of the charisma composite under similar experimental condition. Conclusions LED are as efficient for curing composites as the quarts tungsten halogen device as long as na exposure time of 40 sec or higher

Keywords: Composite, light curing, light emitting diode, hardness .


 

INTRODUCCIÓN

Las resinas representan una clase de materiales comúnmente empleados enodontología restauradora debido a la demanda de los pacientes por tratamientos cada vez más estéticos y de bajo costo. La mayoría de las resinas compuestas logran excelentes resultados para procedimientos estéticos, las propiedades físicas y mecánicas de las resinas están directamente relacionadas con la conversión de los monómeros a polímeros. Un bajo grado de conversión genera degradación, perdida de substancias, fracturas y pérdida de adaptación marginal, lo que limita la vida útil de las resinas (1).

Una adecuada polimerización de los materiales restauradores como resinas compuestas es fundamental para obtener optimas propiedades físico-mecánicas, hoy en día podemos contar con cuatro tipos de polimerización : Lámparas de Luz Halógena (LH), Arco de Plasma (AC), Laser de Argon-Ion y Luz Emitida por Diodos (LED's).

Las lámparas de polimerización de luz halógena son las más comúnmente empleadas para polimerizar las resinas de fotocurado, ellas emiten luz con una longitud de onda del espectro visible, empleándose algunos filtros para limitar la longitud de onda entre 370 y 550nm. Esto hace de estas unidades de fotocurado optimas para la activación de los fotoiniciadores empleados en las resinas contemporáneas, sin embargo este tipo de lámparas generan calor, motivo por el cual requieren sistemas de enfriamiento. Otra de las desventajas es la limitada vida útil de las bombillas, que pueden oscilar entre las 40 y 100 horas (2).

Las lámparas de láser de argón y arco de plasma emiten una luz con una densidad de poder alta. Sin embargo la lámpara de arco de plasma requiere filtros para bloquear las longitudes de onda indeseables. La principal desventaja de estos dos tipos de lámparas es el elevado costo, comparado a las lámparas de luz halógena mas comúnmente empleadas, motivo por el cual no han tenido mucha aceptación.

Una nueva alternativa que esta recientemente investigada que busca disminuir los inconvenientes que presentan las lámparas de luz halógena son las lámparas a base de luz emitida por diodos - LED's (3, 4, 5).

Las lámparas a base de LED's son empleadas para polimerizar resinas que requieran una longitud de onda de 470 nm, con lo cual se logra una gran eficiencia en las resinas dentales. Otra de las ventajas de las LED's, es que el fotoiniciador mas común para las reacciones poliméricas, la canforoquinona, tiene un máximo de absorción de 470 nm (2), motivo por el cual este tipo de lámparas se ha convertido en una alternativa para la polimerización de los materiales de uso odontológico.

La primera generación de LED's, que en ocasiones contenían múltiples LED's, tenían una relativa baja potencia, y no lograron un buen desempeño como las lámparas de luz halógena (5, 6, 7), especialmente cuando se empleaban para polimerizar resinas con ciertos co-iniciadores en adición a la canforoquinona (8, 9, 10). Las lámparas de luz LED's de última generación han logrado un mejor desempeño, al generar una mayor potencia que las de primera generación, pudiendo generar un mejor desempeño y tiempos de trabajo menores (11, 12). Sin embargo, pocos estudios han evaluado la relación entre el tiempo de exposición y la eficacia de fotocurado para esta nueva generación de LED's, lo cual es esencial para demostrar la efectividad para polimerizar las resinas bajo diferentes tiempos de exposición. Motivo por el cual el presente estudio tuvo como objetivo evaluar esta propuesta.

MATERIALES Y METODOS

Fueron evaluadas dos resinas de fotopolimerización : Charisma (color SL, Heraues Kulzer, Wehrheim, Alemania) y Z250 (color B 0.5, 3M/ESPE, St. Paul, MN, USA). La composicion de cada material se detalla en la tabla 1.

Fueron empleadas las siguientes fuentes de luz halógena, una lámpara de luz halógena (LH), Optilux 501 (OP, Kerr Corp., Orange CA, USA) y las lámparas de luz halógena (LED's), Elipar Free Light (FL, 3M/ESPE, Seefeld, Alemania), LEDemetron (LE, Kerr Corp., Orange, CA, USA) y LED's Coltolux (CL, Coltène Whaledent, Cuyahoga Falls, OH, USA), las cuales fueron empleadas en modo estándar (intensidad de luz continua y constante). Detalles técnicos de las lámparas halógena y LED's se detallan en la tabla 2.

Para cada material fueron empleados especímenes de 5mm de diámetro por 2mm de espesor en acero inoxidables. Estos especímenes fueron colocados en una loseta de vidrio, fue colocada la resina en bloque, en seguida se posiciono una tira de acetato y presionada con otra loseta de vidrio con el objetivo de extravasar el exceso de material. Fue removida la loseta superior y la resina se foto polimerizó a través de la tira de acetato con una de las cuatro fuentes de luz halógena empleadas detalladas en la Tabla 2 por 20, 40 ó 60 segundos.

Despues de la polimerizacion, los especimenes fueron removidos de las losetas y la superficie inferior marcada con un marcador y almacenados en recipientes oscuros con agua destilada a 37oC por 24 horas. Por cada grupo fueron preparados 5 especimenes. Posteriormente se realizaron indentaciones con un microdurimetro digital HMV-2 (Shimadzu, Kyoto, Japon), empleando una carga de 50 gr por 30 segundos. Fueron realizadas 8 indentaciones por cada lado del especimen, en la base y parte superior, y se calcularon sus valores medios. Los datos de cada resina fueron analizados por medio del analisis de ANOVA de tres criterios y el pos-test de Tukey's, con el objetivo de evaluar el efecto de las lamparas, tiempo de exposición y localizacion de la indentacion para cada material, con un nivel de significancia de 0.05.

RESULTADOS

Las medias y desviaciones estandar para las resinas bajo las condiciones experimentales empleadas en este estudio se muestran en la Tabla 3 y 4. La interacción de las lamparas X tiempo de exposición X localización (p<0.0001) y la interacción de las lamparas X localización (p<0.0001), y el tiempo de exposición X localización (p<0.0001) fue estadisticamente significativa para la resina Charisma (Tabla 3). para la resina Z250, la interaccion de las lamparas X tiempo de exposicion (p=0.0017), lamparas X localización (p<0.0001) y tiempo de exposición X localización (p<0.0001), fue estadisticamente significativa.

 

 

Los valores de VHN en la superficie fueron superiores a los de la base para la resina Charisma cuando el tiempo de exposición fue de 2º seg. Para la resina Z250, los valores de VHN en la superficie fueron superiores a los de la base para todos los tiempos de exposición evaluados, independientemente del tipo de lámpara empleada. Los valores de VHN para la resina Z250 fueron mayores a los de la resina Charisma bajo las mismas condiciones experimentales.

Independiente del tipo de lámpara empleado los valores de VHN presentaron un incremento cuando el tiempo de exposición aumento de 20 seg., a 40 seg., sin embargo cuando el tiempo de exposición aumento de 40 seg., a 60 seg., las diferencias no fueron estadísticamente significativas, excepto cuando se empleo la lámpara Optilux 401 en la resina Charisma.

DISCUSIÓN

La dureza superficial puede ser un buen indicador de la conversión de las cadenas poliméricas (13, 14, 15), los valores de VHN presentaron pequeñas diferencias en las 4 lámparas empleadas cuando se empleo un tiempo de 40 seg.

La tecnología de las lámparas LED's a tenido grandes avances desde los LED's azules adoptados originalmente para polimerización de materiales de uso odontológico (7). En contraste con las primeras generaciones de LED's, las cuales empleaban LED con baja intensidad de luz (3, 7), sin embargo los LED empleados, como los de las lámparas LEDemetron y Coltolux, usualmente emplean una gran intensidad conteniendo un cristal semiconductor amplio, el cual incrementa tanto el àrea de iluminación como la intensidad de la luz. La gran intensidad de luz de algunos LED puede representar un desempeño similar o mas eficiente que las lámparas de luz halógena (16, 11).

Cuando se emplean cortos tiempos de exposición, todas las unidades de fotocurado energía insuficiente para polimerizar todos los composites debido a la falta de atenuación de la luz causada por la capa superficial de los composites, como ha sido demostrado por algunos autores (15, 14).

La alta intensidad de luz ayuda a mantener el estado excitado de la canforoquinona, permitiendo a este fotoiniciador reaccionar con el coiniciador y realzar la formación de radicales libres, que inician la polimerización (17, 18, 19, 20). Al incrementar el espesor de la resina, el número de fotones disponible para llevar la canforoquinona a un estado excitado disminuye, limitando la absorción y dispersión, asociado a factores como la capa superficial de las resinas. Esto reduce la probabilidad de colisión de la canforoquinona con la amina. Aunque las lámparas de fotopolimerización tiene un rango de irradiación de 400 (Free Light) a 1400 (Coltolux), la exposición por 20 seg., no permite que los valores de dureza de la base sean similares a los observados en la superficie. De hecho, la densidad de energía total dada para los composites durante un tiempo de exposición de 20 seg., fue bastante bajo para la lámpara Optilux (14 J/cm2), Free Light (8 J/cm2) y LEDemetron (16 J/cm2), comparado con la densidad de energía total indicada para polimerización de los composites, la cual se encuentra en un rango de 18 - 24 J/cm2 (21, 22).

De acuerdo a Nomoto (23) en 1994, cuando la densidad de energía total, representada por el producto de la intensidad de luz y el tiempo de exposición, permanece constante, la profundidad de polimerización y conversión de los composites es similar, sin tener en cuenta la intensidad de luz y tiempo de exposición. Sin embargo, este no fue el caso para la polimerización de la Z250 por medio de la lámpara de luz LED Coltolux con un tiempo de exposición de 20 seg., (1400 mW/cm2) que proporciona una densidad de energía de 28J/cm2, que fue mayor al mínimo requerido para la polimerización de composites con 2mm de espesor. (20, 22). Una posible razón para estos hallazgos es que las diferentes lámparas de fotocurado son afectadas por los efectos de foco de la luz emitida (24). Aunque todas las lámparas de luz halógena y LED muestran una disminución de la intensidad de luz cuando la distancia de la punta de la fibra es incrementada, la razón para la disminución no es similar para todas las lámparas (24). El estudio mencionado ha observado que las lámparas con un fuerte efecto de foco de luz (debido a la gran entrada de la luz a la fibra y la pequeña área de superficie de salida), muestran una gran disminución de la densidad de luz.

En el presente estudio no fue analizado el efecto de foco de la luz de las lámparas, es conocido que la lámpara de luz halógena Coltolux puede presentar un fuerte efecto de foco de luz, que podría reducir la difusión de la luz en áreas en las cuales las resinas presentan incrementos mayores, sin embargo esta hipótesis requiere investigaciones adicionales.

Para compensar esta disminución del potencial de difusión de luz, debido a un fuerte efecto de foco de la luz o baja intensidad de luz, la exposición de tiempo puede ser incrementada, aumentando la posibilidad para excitar la molécula de canforoquinona para colisionar con una amina, creando un radical libre (20). En el presente estudio, cuando los valores de dureza de la base para cada lámpara de luz fueron comparados con cualquier otro, fueron observados altos valores de dureza cuando la duración de la exposición fue igual o mayor a 40 seg.

Si las capas mas profundas de las resinas no se polimerizan adecuadamente, el modulo de elasticidad es menor que a nivel superficial. Esto directamente puede incrementar la flexión del material bajo fuerzas masticatorias, ocasionando desadaptación marginal o fractura de los márgenes de la restauración. En el presente estudio se observaron elevados valores de microdureza superficial con los cuatro sistemas de polimerización, como fue observado en estudios previos (25, 26). Sin embargo, la comparación de los resultados entre la superficie y la base de los materiales objeto de estudio sugieren que en la resina Z250 ocurre una mayor atenuación de la luz.

Otra hipótesis que puede aplicarse a los materiales se basa en su matriz orgánica. Estos materiales tienen carga de relleno y tamaño de la misma muy similar, sin embargo la resina Z250 contiene UDMA, la cual ha mostrado ser mas reactiva que los composites a base de Bis-GMA (27). La resina Z250 puede contener un mayor porcentaje de fotoiniciadores que otros materiales, incrementadno de este modo los valores de VHN (28). Sin embargo, la cantidad de fotoinciadores incluida en las resinas no es estipulada por los fabricantes, lo que evita una comparación adicional. De acuerdo a Park (29), los composites de la 3M/ESPE están basados en un sistema de iniciación de 3 componentes (Canforoquinona, amina terciaria y sal de iodo), la sal de iodo puede jugar un papel importante en el incremento de la eficacia de polimerización de las resinas.

Según los objetivos planteados y a los resultados obtenidos en el estudio podemos concluir que la dureza superficial para los dos tipos de resina Charisma y Z250 fue inferior en la base al compararlo con la superficie, independientemente del tipo de fuente de luz empleada, al emplear una exposición de 20 seg., la dureza superficial no logra valores de dureza superficial óptimos, al emplear una exposición de 40 y 60 seg., los valores de dureza superficial para las cuatro fuentes de luz empleadas fue similar y no se presentaron diferencias estadísticamente significativas en cuanto a este criterio (tiempo de exposición) y los valores de dureza superficial al comparar los dos tipos de resina fueron mayores para la resina Z250.

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