Principios de la Fotopolimerización

Inside Dentistry
Marzo 2012, Volumen 8, Número 3

Publicado y traducido por VK Import Ltda. con autorización expresa de / Published & translated by VK Import Ltda. with express authorization from
Mrs. Melissa Warner
Directora de Publicaciones – AEGIS Communications, LLC / Director of Publishing – AEGIS Communications, LLC
Artículo original: / Original source: http://www.dentalaegis.com/id/2012/03/principles-of-light-curing
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Principios de la Fotopolimerización

Una visión general de las ramificaciones clínicas de diversas lámparas de fotopolimerización ayudará a los clínicos a elegir la correcta para su práctica.

Por Leendert (Len) Boksman, DDS, BSc, FADI, FICD | Gildo Coelho Santos, Jr., DDS, MSc, PhD

El uso de restauraciones adheridas en odontología restauradora continúa aumentando, incluyendo el número de restauraciones a base de resina compuesta colocadas en lugar de amalgamas. (1) Los factores que pueden afectar la polimerización de las restauraciones a base de resina compuesta incluyen la intensidad de la luz, el tiempo de exposición, y la longitud de onda en relación al tipo de fotoiniciador incorporado en el material resinoso.

Más del 37% de las restauraciones de resina son fotopolimerizadas insuficientemente en la clínica, y la mayoría de las veces se debe a unidades de fotopolimerización con intensidades de menos de 300mW/cm2, descritas en la literatura como inadecuadas, inutilizables o inapropiadas. (2) Tres estudios internacionales dedicados a medir la intensidad de las unidades de fotopolimerización utilizadas en las prácticas dentales reportaron que el 33% al 48% de las lámparas en los consultorios odontológicos tenía una intensidad menor a 300mW/cm2.(2-4)

Los clínicos deberían comprender los principios de la fotopolimerización, ya que los monómeros libres son citotóxicos. Además, la sub-polimerización puede provocar flexiones y un consiguiente “bombeo” de la restauración, que puede resultar en sensibilidad postoperatoria.(5) La efectividad de un procedimiento de fotopolimerización depende de la potencia de salida de la luz, así como del espectro de la luz y el diseño de la punta. El tiempo de polimerización, la química de la resina, el tipo de fotoiniciador, la localización y orientación de la restauración, la presencia de materiales que bloqueen parcialmente la luz, y la habilidad del clínico para apuntar y mantener la luz sobre el objetivo a 90 grados también son factores importantes.(6) El espectro de luz utilizado para resinas fotopolimerizables oscila entre 380nm y 500nm, siendo la canforoquinona el fotoiniciador más común. Los fotoiniciadores absorben energía fotónica y reaccionan con la amina activadora, creando radicales libres que inician la polimerización. La canforoquinona, que tiene su mayor absorción a unos 470nm, es de color amarillo. Por eso, los colores de esmalte, composites de colores muy claros, matices incisales y translúcidos pueden contener otros iniciadores como fenilpropanodiona (PPD) y Lucerina TPO, que tienen su mayor absorción por debajo de los 400nm.(7)

Tipos de unidades de fotopolimerización

Lámparas Halógenas de Cuarzo de Tungsteno (QTH)

Estas lámparas contienen una lámpara incandescente con un filamento de tungsteno en un gas inerte, con una pequeña cantidad de halógeno. Una corriente eléctrica calienta el tungsteno a 2.727º C, creando luz visible y radiación infrarroja, que es absorbida por el composite y resulta en una gran vibración molecular y generación de calor.(8) Esta generación de calor requiere de un ventilador de refrigeración que puede ser ruidoso y resultar en una “trampa biológica”. La luz es filtrada a aproximadamente 390nm a 500nm, que es capaz de polimerizar todos los composites, pero el desafío con estas lámparas es que usan sólo el 9% de la energía producida, con una vida de la bombilla de aproximadamente 30 a 50 horas antes de que empiecen a desnaturalizarse y necesiten reposición. El filtro puede acumular polvo, agrietarse o delaminarse, lo que puede alterar las longitudes de onda transmitidas, permitiendo la emisión de rayos UV dañinos. Además, las puntas estrechas emiten un haz de luz angosto, por lo que pueden requerir de múltiples ciclos de polimerización en restauraciones extensas.

Lámparas de Arco de Plasma

Estas lámparas tienen una bombilla formada por un recipiente de óxido de aluminio a alta presión, que contiene un gas xenón altamente presurizado por debajo de 150 psi. La forma interna está específicamente diseñada para reflejar la luz entre dos electrodos y el arco es de aproximadamente 1mm de largo, lo que permite un haz de luz muy concentrado. Los desafíos de esta lámpara incluyen una alta emisión infrarroja y ultravioleta y un gran radiador para eliminar la gran cantidad de calor producida por la lámpara. El recambio de las bombillas puede costar unos 600 dólares. Las unidades de base son grandes y pueden requerir un cable lleno de líquido que puede deteriorarse con el tiempo. Estas lámparas costosas pueden no polimerizar todos los fotoiniciadores y las puntas estrechas de las guías emiten un haz de luz de diámetro pequeño.

Lámparas de Láser Argón

Este tipo de unidades generan luz cuando la energía es aplicada a un átomo, elevando un electrón a un nivel de energía más alto e inestable. El electrón retornará al nivel estable liberando luz en un medio de gas argón. Estas lámparas tienen unidades de base grandes y pesadas que no son muy portátiles. Las puntas de las guías son pequeñas, haciendo necesarios múltiples ciclos de polimerización. La polimerización rápida puede provocar un gran aumento de temperatura y una tensión de contracción considerable, lo que puede ocasionar problemas de sensibilidad postoperatoria. Estas lámparas pueden no polimerizar todos los materiales de resina, y son muy costosas.

Lámparas de Polimerización LED (Diodo Emisor de Luz)

Las lámparas LED han atravesado numerosas generaciones. La primera generación tenía un espectro de emisión estrecho que podía activar a las canforoquinonas pero no a otros fotoiniciadores, por lo que no podía polimerizar por completo algunos materiales de resina. Su poder y emisión de energía eran bajos, requiriendo de elevados tiempos de polimerización para una polimerización completa.(9) Las puntas generaban un haz de luz pequeño y las lámparas tenían un tiempo de funcionamiento continuo insuficiente antes de apagarse. Las lámparas de polimerización LED de segunda generación tienen un mayor poder de emisión de energía fotónica. Sin embargo, tienen un diodo de color con un espectro de emisión estrecho que no polimeriza todos los composites. Muchas son inalámbricas; todas las baterías tienen una expectativa de vida limitada y su reposición es costosa. Algunas tienen ventiladores que son ruidosos y pueden resultar en una trampa biológica. Las puntas de luz son frágiles y pueden romperse con facilidad. Muchas de estas lámparas tienen la limitación de ser inadecuadas para la operación continua, como sería necesario para cementar múltiples coronas, puentes o carillas.(10)

¿Qué hace ideal a una Lámpara?

La unidad de fotopolimerización ideal debería tener un amplio espectro de emisión, una suficiente intensidad de luz, una mínima disminución de la energía con la distancia, múltiples modalidades de polimerización, suficiente duración para múltiples ciclos de polimerización, durabilidad, un área de polimerización amplia y ser fácilmente reparable.
El objetivo es una polimerización suficiente, y para ello el haz de la luz debe ser colimado, lo que es fundamental para enfocar la luz a grandes distancias. Una mayor exposición a la luz asegura una mayor profundidad de polimerización, mayor conversión o polimerización y una mayor dureza. Una intensidad de luz o energía inadecuadas llevan a una polimerización inadecuada y un incremento en la colonización de bacterias, lo que puede reducir la fuerza de adhesión, disminuir la retención y resultar en inferiores propiedades físicas, desgaste excesivo, mayor riesgo de fractura, inestabilidad del color y mayor microfiltración, que a su vez dará lugar a caries secundaria, pigmentación y sensibilidad postoperatoria.(11)
Debemos recordar que cuando la intensidad de la luz es medida por si misma a una profundidad específica, no tiene correlación con lo que sucede cuando un composite es colocado a esa profundidad, porque a medida que la luz atraviesa el composite, es atenuada drásticamente dependiendo del tipo de relleno, la carga del mismo, color del composite, propiedades de refracción, opacidad y translucidez.(12)
Para decidir cuánto tiempo se necesita para polimerizar adecuadamente un composite, debemos fijarnos en la densidad de energía utilizada, que es igual a irradiación de la luz multiplicada por el tiempo de aplicación (medido en Joules). La distancia desde la superficie del composite afecta drásticamente a la potencia generada. La colimación de la luz, o la cantidad de luz que se pierde cuando no se enfoca hacia delante, puede afectar drásticamente la potencia en la profundidad (Figura 1).

Como fue mencionado anteriormente, las longitudes de onda y el tipo de composite afectan la eficacia de la fotopolimerización. En pocas palabras, se requieren unos 17 J/cm2 a 20J/cm2, lo que equivale a 20 segundos con una energía lumínica de 1.000 mW/cm2 para obtener el grado de polimerización óptima de un composite. Independientemente de la técnica utilizada y el cuidado que ponga el clínico durante el proceso, una irradiación insuficiente puede llevar a una polimerización inadecuada incluso luego de los tiempos de polimerización recomendados. Sabemos que las puntas turbo que canalizan la luz sufren de una pobre energía a la distancia y en algunas situaciones como preparaciones cavitarias muy profundas, polimerización trans-dental, resinas opacas, o la polimerización de cementos de resina a través de restauraciones cerámicas indirectas (carillas, onlays o coronas). Para estos casos, es necesario aumentar el tiempo de polimerización (Figura 2).(13)

Las nuevas lámparas LED de amplio espectro emiten energía en el espectro de absorción de la canforoquinona, Lucerina TPO y fenilpropanodiona, por lo que curan todos los composites (14) y son lo último en tecnología para la práctica clínica. Sin embargo, la selección actual en el mercado es limitada. En la categoría deseada de lámparas de polimerización de amplio espectro, VALO (Ultradent Products Inc., www.ultradent.com) con su tecnología patentada, ofrece más potencia que cualquier otra lámpara de fotopolimerización.(15) Utiliza una capa térmicamente conductora para distribuir el calor del LED en el cuerpo de aluminio de la lámpara, eliminando la necesidad de un ventilador de refrigeración. Utilizando LEDs altamente eficaces con un sistema de manejo térmico que exige el diodo a sólo un 30% de su capacidad disponible, permanece esencialmente fría, a la vez que mantiene un rendimiento consistente incluso en las necesidades de polimerización más desafiantes y demandantes. La lámpara consta de cuatro chips LED de polimerización con un rango de 395nm a 480nm, por lo que polimeriza efectivamente todos los composites (Figura 3).

Tiene reflectores recubiertos de rodio que aseguran una mejor colimación de la luz, y un lente interno de vidrio que no decolora afectando la transmisión, ni provoca generación de calor por reflexión. VALO produce un área de polimerización más uniforme y amplia que cualquier otra unidad de fotopolimerización de amplio espectro (Figura 4).

El modo estándar de 1.000 mW/cm2 tiene ciclos de polimerización de 5, 10, 15 y 20 segundos, y el de alta potencia de 1.400 mW/cm2 tiene ciclos de 1, 2, 3 y 4 segundos.
El modo de Potencia Extra o Emulación Plasma tiene una potencia que supera los 3.200 mW/cm2, con un tiempo de polimerización de 3 segundos. La lámpara enchufada entra en Modo Sleep (ahorro de energía) luego de 1 hora de inactividad, y la inalámbrica luego de 60 a 90 segundos. La reactivación ocurre al presionar cualquier botón, retornando a la última configuración utilizada, o – en la unidad a batería – simplemente tocándola para activar el sensor de movimiento. VALO pierde aproximadamente el 40% de su energía a los 10mm, mientras que la mayoría de las lámparas pierden entre un 60% y 80% de su poder a los 10mm (Figura 5).(16)

Por eso, es imperativo que, en la distancia, el tiempo de polimerización sea incrementado para compensar. La distancia entre la punta de la lámpara y el piso cavitario de una preparación de Clase II típica, según Price, tiene un rango de 6,3mm con una desviación estándar de 0,7mm en 15% de las restauraciones de más de 8mm de profundidad.(17) Por supuesto, esta distancia puede verse incrementada cuando los anillos de separación o matrices se interponen en el camino de la punta de la lámpara (Figura 6).

Cuanto más colimada o canalizada esté la luz, menos diverge y se dispersa al ser separada del área a curar, de modo que hay mayor energía disponible en la profundidad. Un ángulo de 90º es crítico para la penetración de la energía lumínica en la profundidad, que se reduce drásticamente cuando la lámpara se mantiene en otro ángulo respecto a la restauración (Figura 7 y Figura 8).

Algunos clínicos alcanzan sólo el 20% de la energía lograda por otros que usan la misma lámpara de fotopolimerización en la misma situación clínica porque fallan en la colocación de la lámpara lo más cerca de la restauración a 90º.
Price y col. demostraron que VALO produce el mayor grado de conversión o polimerización de cualquiera de las lámparas evaluadas.(18)  Un mayor grado de conversión produce mayores valores de dureza. El reducido ángulo de 5º de VALO no sólo asegura un acceso adecuado a la preparación cavitaria sin importar el sector de la boca, también asegura que el ángulo de 90º sea fácilmente mantenido intraoralmente, sobre todo en restauraciones posteriores de Clase II (Figura 9).

El cuerpo de VALO está hecho con una cobertura de zafiro altamente resistente, que ha sido impregnado con teflón para menor acumulación de bacterias y fácil desinfección. El vidrio de 9,8mm, resistente a rayaduras, es fácilmente higienizable, y la punta es virtualmente indestructible, a diferencia de las puntas de vidrio largas y frágiles de otras lámparas. Para la versión inalámbrica, las baterías son las de menor costo del mercado dental.
Otras lámparas de fotopolimerización de amplio espectro incluyen la Bluephase 20i (Ivoclar Vivadent, ivoclarvivadent.com), que tiene diodos de dos colores, y una potencia lumínica de entre 1.200 mW/cm2 y 2.000 mW/cm2, así como un modo de baja potencia y uno de inicio suave (“soft start”). Esta lámpara también tiene un sistema de ventilación integrado sin ranuras, eliminando el posible problema de la acumulación de bacterias. Otra lámpara de fotopolimerización de amplio espectro es la SmartLite® Max (DENTSPLY Caulk, http://www.caulk.com) con LEDs duales y una potencia de 1.200 mW/cm2 que puede ser aumentada a 1.400mW/cm2.
Actualmente los clínicos tienen pocas opciones para elegir en la categoría de lámparas de alto espectro para polimerizar restauraciones dentales de resina. Una evaluación cuidadosa de los requisitos de la gran variación de aplicaciones y materiales de las lámparas de fotopolimerización deberían facilitar la elección.

Revelación

Los autores recibieron material de apoyo de Ultradent Products, Inc, para escribir este artículo.

Referencias

(1) Eklund SA. Trends in dental treatment 1992 to 2007. J Am Dent Assoc. 2010;141(4):391-399.
(2) El-Mowafy OM, El-Badrawy WA, Lewis DW, et al. Intensity of quartz-tungsten-halogen light-curing units used in private practice in Toronto. J Am Dent Assoc. 2005;136:766-773.
(3) Santos Jr GC, Coelho Santos MJM, El-Mowafy OM, El-Badrawy W. Light intensity of quartz-tungsten-halogen light polymerization units used in dental offices in Brazil. Int J Prosthodont. 2005;18(5):151-152.
(4) El-Mowafy O, El-Badrawy W, Lewis DW, et al. Efficacy of halogen photopolymerization units in private dental offices in Toronto. J Can Dent Assoc. 2005;71(8):587.
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(12) Hervás-García A, Martínez-Lozano MA, Cabanes-Vila J, et al. Composite resins. A review of the materials and clinical indications. Med Oral Patol Oral Cir Bucal. 2006;11:E215-E220.
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(18) Price RBT, Felix CA, Andreou P. Third-generation vs. a second-generation LED curing light: Effect on Knoop Hardness. Compend Contin Educ Dent. 2006;27(9):490-497.

Acerca de los Autores

Leendert (Len) Boksman, DDS, BSc, FADI, FICD
Retired from Private Practice
London, Ontario, Canada
Gildo Coelho Santos, Jr., DDS, MSc, PhD
Assistant Professor and Chair Division of Restorative Dentistry
Schulich School of Medicine and Dentistry
University of Western Ontario
London, Ontario, Canada

Private Practice
London, Ontario, Canada