Efectos Químicos y Mecánicos del Fluoruro Diamínico de Plata en la Dentina

Abstract

La caries dental es la enfermedad crónica con mayor prevalencia en todo el mundo. Esta enfermedad se caracteriza por presentar una etiología multifactorial y una evolución lenta que conduce a la destrucción de los tejidos duros dentales. El conocimiento actual de la fisiopatología de la caries dental y la disponibilidad de nuevos recursos terapéuticos ha contribuido a la aceptación general de la odontología de mínima invasividad en el abordaje operatorio de la lesión de caries, e incluso la no invasividad en sus estadios iniciales y moderados. Desde este punto de vista, la evolución de la lesión de caries puede detenerse o ser revertida mediante procedimientos de remineralización de los tejidos afectados. El fluoruro diamino de plata (SDF) es una opción económica, segura y de fácil acceso para el tratamiento de las lesiones de caries. Además, el tratamiento con SDF requiere de una instrumentación mínima y no necesita de instalaciones complejas para su aplicación. Particularmente, la característica más llamativa de este material es su capacidad para detener las lesiones de caries de forma no invasiva. En concreto, cuando el SDF se aplica sobre el tejido dental cariado, se producen una serie de reacciones químicas que favorecen la detención de la caries, así como la desensibilización del diente por el bloqueo de los túbulos dentinarios. Además, este producto tiene la capacidad de tener una acción antimicrobiana y remineralizadora e inhibe de la degradación colágeno dentinario. Sin embargo, a pesar de las múltiples investigaciones sobre el mecanismo de acción del SDF, no existe un protocolo establecido para la aplicación de este material en el tejido dentinario. Por otra parte, teniendo en cuenta las características del SDF, también es interesante evaluar las propiedades de este material en distintos ambientes orales. El ciclaje de pH constituye un procedimiento idóneo para evaluar distintos materiales dentales bajo diferentes periodos de desmineralización y remineralización, simulando in vitro un proceso de caries. En este contexto, esta metodología permite determinar varios aspectos fundamentales del SDF bajo determinados condicionantes, como su capacidad remineralizadora la cual resulta esencial para la práctica odontológica mínimamente invasiva. Junto a sus múltiples ventajas, el SDF presenta un importante inconveniente de carácter estético. Este material produce una tinción negra en la superficie dental debido a la oxidación de los iones de plata libres en su formulación, siendo esta indeseada coloración la razón principal del rechazo al tratamiento del SDF por parte del paciente. Para solucionar este problema estético diferentes marcas comerciales han añadido el uso del yoduro de potasio (KI) durante su aplicación. No obstante, la utilización de este compuesto ha demostrado comprometer la actividad antimicrobiana del SDF. En este contexto, el uso y la implementación de la nanotecnología ha surgido como alternativa durante las últimas décadas para intentar solventar este problema. Este método consiste en el desarrollo de AgNPs para evitar la coloración de las superficies, sin poner en compromiso las propiedades del SDF para estos tratamientos. Sin embargo, aún no se conocen las propiedades de estas AgNPs en su aplicación, ni las posibles interacciones de estas AgNPs con las estructuras dentarias. Teniendo en cuenta las anteriores consideraciones, es evidente que no existe un consenso sobre la rehabilitación de las cavidades tratadas con SDF, ni está claro cómo abordar el problema estético que conlleva el uso de este material. Por lo tanto, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es evaluar los efectos fisicoquímicos, morfológicos y mecánicos de compuestos plata en la dentina desmineralizada. Esta tesis doctoral se encuentra estructurada en seis Capítulos. En primer lugar, el Capítulo 1, presenta un marco teórico a partir de una amplia revisión bibliográfica sobre diferentes temas y cuestiones relacionadas con esta investigación doctoral. Para ello, se introducen algunos conceptos básicos describiendo las estructuras mineralizadas del diente para después exponer diferentes técnicas para el tratamiento de las lesiones de la caries dental y su proceso de remineralizacíon. A continuación, se analiza el uso del SDF, sus mecanismos de acción y sus implicaciones clínicas. Por último, este capítulo introduce algunos conceptos fundamentales en el ámbito de la nanotecnología en odontología. En el Capítulo 2, se plantean los objetivos principales y específicos de esta Tesis Doctoral. El Capítulo 3 evalúa los efectos fisicoquímicos inmediatos del uso de diferentes marcas comerciales de SDF y su relación con la respuesta adhesiva inmediata de los sistemas adhesivos de grabado-lavado y autograbantes. Mientras que el Capítulo 4 analiza la capacidad remineralizadora del SDF y NaF en condiciones de ciclaje de pH. A continuación, el Capítulo 5 plantea la síntesis de nanopartículas de plata mediante química verde, empleando extracto de plantas (Camellia sinensis), y funcionalizadas con chitosan y NaF, como un material alternativo al SDF. Además, este capítulo evalúa la aplicación de estas AgNPs sobre las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de la dentina desmineralizada. El Capítulo 6 plantea las conclusiones finales derivadas de la investigación desarrollada en cada uno de los estudios descritos anteriormente.

Dental caries is the most prevalent chronic disease worldwide. This disease is characterized by a multifactorial etiology and a slow progression leading to the destruction of dental hard tissues. The current understanding of the pathophysiology of dental caries and the development of new therapeutic resources has contributed to the acceptance of minimally invasive dentistry in the operative approach for caries lesions and even non-invasive dentistry in early and moderate stages. From this point of view, the evolution of the caries lesion can be arrested or reversed by remineralization procedures of the affected tissues. Silver diamine fluoride (SDF) is an inexpensive, safe and easily accessible option for the treatment of caries lesions. Moreover, SDF treatment requires minimal instrumentation and does not require complex facilities for its application. In particular, the most remarkable characteristic of this material is its ability to arrested caries lesions with a non-invasive approach. Specifically, when SDF is applied to carious tooth tissue, a series of chemical reactions occur that promote caries arrest, as well as the desensitization of the tooth by occluding the dentinal tubules. Additionally, this product has antimicrobial and remineralising action and inhibits dentin collagen degradation. However, despite multiples investigations on the mechanism of action of SDF, there is no established protocol for the application of this material in dentine tissue. On the other hand, considering the characteristics of SDF, it is also essential to evaluate the properties of this material in different oral environments. pH cycling is an appropriate procedure to evaluate several dental materials under different periods of demineralization and remineralization that simulated a caries process in vitro. In this context, this methodology allows us to determine certain fundamental aspects of SDF under particular conditions, such as its remineralizing capacity, which is essential for a minimally invasive dental practice. Besides its many advantages, SDF has a major aesthetic inconvenience. This material produces black staining on the tooth surface due to the oxidation of the free silver ions in its formulation, and this black staining is the main reason for the patients rejection of SDF treatment. To overcome this aesthetic problem, different commercial brands have added potassium iodide (KI) during application. However, using this compound has been shown to compromise the antimicrobial activity of SDF. In this context, the use and implementation of nanotechnology have emerged as an alternative during the last decades to try to solve this problem. This method consists of developing AgNPs to avoid surface staining without compromising the properties of the SDF for these treatments. However, the properties of these AgNPs in their application and the possible interactions of these AgNPs with tooth structures are still unknown. Based on the above considerations, it is evident that there is no consensus on the rehabilitation of cavities treated with SDF, nor is it unclear how to address the aesthetic problem associated with the use of this material. Therefore, the main objective of this Ph.D. thesis is to evaluate the physicochemical, morphological, and mechanical effects of silver composites on demineralized dentin. This doctoral thesis is structured in six chapters. Firstly, Chapter 1 presents a theoretical background based on an extensive literature review on different topics and issues related to this doctoral research. For this purpose, some basic concepts are introduced by describing the mineralized structures of the tooth. Then, different techniques for treating dental caries lesions and their remineralization process are presented. Subsequently, the use of SDF, its mechanisms of action, and its clinical implications are discussed. Finally, this chapter introduces some fundamental concepts in the field of nanotechnology in dentistry. In Chapter 2, the principal and specific objectives of this Doctoral Thesis are presented. Chapter 3 evaluates the immediate physicochemical effects of the use of different commercial brands of SDF and their relationship with the immediate adhesive response of etch and rise and self-etch adhesive systems. Chapter 4 analyses the remineralizing capacity of SDF and NaF under pH cycling conditions. Furthermore, Chapter 5 discusses the synthesis of silver nanoparticles by green chemistry, using plant extract (Camellia sinensis), and functionalized with chitosan and NaF as an alternative material to SDF. In addition, this chapter evaluates the application of these AgNPs on the physicochemical and mechanical properties of demineralised dentin. Chapter 6 presents the conclusions from the research carried out in each of the studies described above.