Similitud de la morfología y química elemental de los cementos tipo agregado de trióxido mineral y cemento Portland, mediante microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de dispersión de electrones
Raúl Luis García Aranda,* Margarita García Garduño§
* Vicepresidente del Comité Mexicano de Endodoncia y Profesor de Endodoncia en la Facultad de Odontología.
§ Profesora de Carrera Titular C, en la Facultad de Ciencias.
Universidad Nacional Autónoma de México.
]]> Correspondencia
RESUMEN
En la actualidad, los estudios acerca de la similitud entre el cemento Portland y los cementos tipo mineral de tri-oxi agregado han demostrado que estos compuestos presentan un desempeño análogo, ya que son elaborados con base en el cemento Portland. Con el objeto de verificar los componentes y porcentajes del cemento Portland y los cementos comerciales tipo agregado de trióxido mineral Pro-Root® blanco y Pro-Root® gris, Angelus® y CPM® se elaboraron cinco muestras de cada material de 8 x 4 mm y se les practicó un estudio de textura de superficie mediante microscopio electrónico de barrido y un análisis de espectrometría de energía dispersiva. Resultados: Los cementos mostraron gran similitud entre el cemento Portland y el agregado de trióxido mineral, sólo que en el agregado de trióxido mineral encontramos ausencia de Fe, Mg, Na y K, y en los cementos tipo agregado de trióxido mineral se encontró regularmente O, C, Si, Ca, Al, Cl y Bi; únicamente se detectó la presencia de Ba en el CPM®. Conclusiones: Encontramos gran similitud de los componentes químicos entre el cemento Portland y los cementos tipo agregado de trióxido mineral de todas las marcas comerciales.
Palabras clave: Cementos tipo MTA, cemento Portland, morfología MTA y química elemental de MTA.
INTRODUCCIÓN
El material conocido como agregado de trióxido mineral (MTA) fue desarrollado en la Universidad de Loma Linda para uso quirúrgico en retroobturaciones,1 y patentado en 1995 por Torabinejad.2
El polvo del MTA Pro-Root® (Dentsply Tulsa, Tulsa, OK, EUA) consiste en pequeñas partículas hidrofílicas con presencia de silicato tricálcico, aluminato tricálcico y óxido de silicio.1 Este material ha sido estudiado en tres fases: en la de polvo, la cristalina y de hidratación del polvo de MTA formando un gel coloidal que endurece, con un pH de entre 10.2 y 12.5, después de tres horas de mezclado.1
Komabayashi y colaboradotres3 concluyen que el MTA Pro-Root blanco contiene partículas más pequeñas, con un rango de tamaño más reducido que el MTA Pro-Root gris; con respecto al MTA Angelus, sus partículas son menos circulares y con rango de tamaño mayor y menos homogéneo que ambos ProRoot.
]]> Otro problema que se presenta en el uso del MTA es el tiempo de endurecimiento. Torabinejad4 menciona que es menor a cuatro horas, mientras que Kogan y su grupo5 informan que es de 50 minutos cuando éste se mezcla con agua esterilizada. Las diferencias dependen del método utilizado para determinar su endurecimiento; Chng y asociados,6 recomiendan el uso de las agujas de Gilmore, siguiendo los métodos establecidos por la International Organization for Standardization, se reporta que el endurecimiento del principio al final es entre 70 y 175 minutos, respectivamente.Se han utilizado diversos métodos para determinar las propiedades del MTA. Entre éstos encontramos la microscopia electrónica de barrido (MEB),7 la espec-troscopia8 y la difracción de rayos X.9 Los estudios con SEM proveen imágenes; sin embargo, sólo permiten la evaluación morfológica de las características topográficas de los especímenes.
La similitud entre el MTA y el cemento Portland (CP) y sus componentes básicos ha sido reportada por Estrela y colegas10 y Funteas y colaboradores,11 entre otros, además de la producción de hidróxido de calcio como producto consecuente a la hidratación del CP y del MTA, reportado por Camilleri.12 Holland y su grupo13 postularon que los mecanismos de acción del CP y el MTA son similares. En un análisis de EDS, Camilleri y asociados12 mostraron que los elementos de los componentes son los mismos.
En cuanto a la biotolerancia, Ribeiro DA y asociados14 indican que el MTA Pro-Root gris y el blanco no son genotóxicos y no causan muerte celular. Al igual que Camilleri y colegas,15 reportan que en los estudios de biocompatibilidad los extractos de MTA no generaron reacciones citotóxicas derivadas del MTA gris, y que la adición de óxido de bismuto al cemento Portland no interfiere con la biotolerancia.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los cinco cementos que se utilizaron en este estudio se dividieron en grupos de la siguiente manera: Grupo 1, Cemento Portland; Grupo 2, MTA Pro-Root blanco (Dentsply Tulsa, Tulsa, OK, EUA); Grupo 3, MTA Pro-Root gris (Dentsply Tulsa, Tulsa, OK, EUA); Grupo 4, MTA Angelus blanco (Angelus, Londrina, Paraná, Brasil), y Grupo 5, MTA CPM (Medix México, D.F., México).
Todos los cementos fueron mezclados utilizando el líquido que el fabricante anexa al producto y siguiendo estrictamente sus instrucciones. En al caso del cemento Portland, se utilizó agua bidestilada. De cada grupo se elaboraron cinco muestras de 8 mm de diámetro por 4 mm de espesor; todas fueron colocadas en una estufa Hanau con 95% de humedad a 37.5 ± 0.5 oC durante 24 horas.
Una vez endurecidas, las muestras fueron colocadas en portamuestras con una película de carbón en las que quedaron adheridas. Se realizaron observaciones en el microscopio electrónico de barrido (Jeol modelo 5900LV, Tokio, Japón) con un rango de magnificación de 18X a 300,000X. Las magnificaciones utilizadas fueron de 500X, 1000X y 2000X.
Se efectuó un análisis químico elemental en un equipo Oxford modelo ISIS con una resolución de 133 eV y una detección de elementos del carbón al uranio. Para este estudio se utilizó una amplificación de 500, 1000 y 2000X en cuatro puntos previamente determinados en todas las muestras, a dos Sigma, como medida de la variabilidad de los datos que significa que se encuentra dentro del 95% del valor real.
]]> Se compararon cada uno de los cinco elementos que comparten el cemento tipo Portland y los cuatro cementos tipo MTA aplicando una prueba t de Student. Posteriormente, se aplicó un análisis de varianza no-paramérico Kruskal-Wallis, para comparar todos los elementos de los cinco cementos.
RESULTADOS
Se compararon cada uno de los cinco elementos que comparten el cemento tipo Portland y los cuatro cementos tipo MTA, se encontraron diferencias signif¡cativas en todos menos en el elemento CK (Cuadros I y II).
Lo anterior se obtuvo aplicando una prueba t de Student, comparando en una muestra los cementos tipo MTA versus el cemento tipo Portland.
Posteriormente, se aplicó un análisis de varianza no-paramérico Kruskal-Wallis para comparar todos los elementos de los cinco cementos. K = 0.244, p = 0.993.
]]> En el análisis mediante MEB, en las muestras del cemento Portland hidratado y endurecido se observó una microestructura porosa e irregular (Figura 1). En Pro-Root blanco y gris, al igual que en el Angelus y el CPM hidratados, se observó una imagen porosa irregular más homogénea que el CP, a diferencia de los cementos tipo MTA, donde se observaron algunos gránulos sueltos identificados como bismuto, y en el CPM, bismuto y bario (Figura 1).
Los resultados por EDS nos muestran que en el cemento Portland, grupo 1, se observó la presencia de Fe, Mg Na y K (Figura 2 y Cuadro III), ausentes en los demás grupos, donde fue regularmente detectado O, C, Si, Ca, Al, Cl y Bi en los grupos 2, 3, 4 y 5 (Figuras 3, 4, 5, 6 y Cuadros IV, V, VI y VII). Sólo en el Grupo 5 encontramos la presencia de Ba y S (Figura 6 y Cuadro VII).
DISCUSIÓN
Se han publicado diversos estudios sobre la composición química, características de estructura en la superficie, cualidades selladoras, biocompatibilidad y la capacidad para regenerar y reparar con tejido original del cemento tipo Portland, MTA gris y blanco.
Desde el punto de vista de análisis de superficie, existen reportes donde se observa un material de una consistencia irregular, con áreas que presentan material granulado muy semejante al coral.16 Estas características concuerdan con nuestro estudio, excepto con las del MTA Pro-Root blanco, cuya superficie es menos rugosa y porosa comparada con la de los demás cementos estudiados.
Asgary y colaboradores17 reportan que el MTA presenta significativamente menor cantidad de óxido férrico, así como óxido de aluminio y óxido de manganeso. En nuestro estudio de EDS, no se detectó la presencia de Fe y Mg, y de óxido de aluminio no se observó diferencia significativa, aunque de manera regular las cantidades siempre fueron menores que las encontradas en el cemento Portland.
En el estudio de EDS de Oliveira MG y su grupo,18 se reporta que encontraron compuestos químicos muy similares entre los materiales estudiados; sólo se informa que hubo diferencias mínimas en cuanto al porcentaje de los mismos. El único elemento adicional fue el bismuto. Nuestro estudio concuerda con este reporte: el elemento adicional fue bismuto, y sólo en el caso del CPM, los elementos adicionales fueron bismuto y bario. En cuanto al análisis de superficie, también concuerdan los resultados obtenidos en nuestro estudio con los de Oliveira; se observan diferencias en texturas y en las partículas de cada material al estudio de MEB.
]]> En relación con los porcentajes de bismuto, Funteas y asociados16 reportan que este material es insoluble y es adicionado a la fórmula del MTA Pro-Root® para proveer radiopacidad al material, y reporta que el porcentaje de bismuto fue de 9.2% en promedio. En nuestro estudio, este porcentaje fue menor, ya que se detectó 4.46% para Pro-Root® blanco; 2.51% en el caso del Pro-Root® gris; 1.61% para el Angelus® y 6.96% para el CPM®. El promedio en general fue de 3.108%. El porcentaje de bario detectado en el CPM® fue de 19.87%.Camilleri19 reporta en su estudio que el MTA es deficiente en aluminio, y sugiere que el material había sido preparado en hornos rotatorios, como es costumbre para la manufactura del cemento Portland. En la hidratación, éste afecta la producción de etringita y monosulfato, que usualmente se forman en la hidratación del cemento Portland. El bismuto afecta el mecanismo de hidratación del material en los cementos tipo MT; éste forma parte de la estructura de C-S-H y también afecta la precipitación de hidróxido de calcio en la pasta hidratada. Asevera, además, que el MTA tiene una microestructura más frágil comparado con el cemento Portland.
CONCLUSIONES
Es notable la gran similitud de los componentes químicos entre el cemento Portland y los cementos tipo MTA de todas las marcas comerciales, con excepción de los componentes químicos para proporcionarles radiopacidad, como el óxido de bismuto y el óxido de bario. Más estudios acerca de la reducción del tiempo de endurecimiento y aumento de las fuerzas compresivas deberán realizarse para poder considerarlo como material restaurativo.
AGRADECIMIENTOS
A la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Unidad de Apoyo a la Investigación; al Dr. en Química Rafael Iván Puente Lee, responsable del área de Microscopia Electrónica, y al Dr. Haroldo Elorza por su colaboración en el análisis estadístico.
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Dirección para correspondencia: ]]>
Dr. Raúl Luis García Aranda
E-mail: rlga@unam.mx
Nota
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