Effect of non-thermal plasma treatment on the bonding property of Bio-HPP post and core materials

Cuando un diente se daña profundamente en su interior, dejando muy poca estructura natural para sostener una corona, los dentistas suelen insertar un poste en la raíz para que actúe como un anclaje. Durante décadas, los postes metálicos fueron el estándar, pero son rígidos y a veces pueden agrietar el diente porque no se doblan como el hueso natural. Una alternativa más nueva, hecha de un polímero de alto rendimiento reforzado con diminutas partículas cerámicas, ofrece una solución más flexible que imita el movimiento natural del diente. Sin embargo, este material es químicamente inerte y liso, lo que lo hace notoriamente difícil de pegar de forma segura al diente. Si la unión falla, toda la restauración puede aflojarse o caerse. El desafío, entonces, es encontrar una manera de hacer que este material resbaladizo y moderno se adhiera firmemente sin dañarlo ni utilizar productos químicos agresivos que puedan lastimar al paciente.

Los investigadores se propusieron resolver esto probando una técnica llamada tratamiento de plasma no térmico. Imagine un haz de energía invisible que puede limpiar y alterar químicamente una superficie sin generar calor. Al bombardear la superficie de los postes de polímero con diferentes tipos de gas en este estado de energía, el equipo esperaba crear una superficie a la que el cemento de resina pudiera agarrarse fuertemente. Probaron tres gases específicos: aire ordinario, oxígeno puro y nitrógeno. El objetivo era ver si este proceso podía transformar la superficie lisa y no adherente del poste en algo a lo que el pegamento pudiera aferrarse, y determinar qué gas funcionaba mejor.

Para hallar la respuesta, el equipo tomó cuarenta dientes humanos que habían sido extraídos por otras razones y los preparó para recibir estos postes. Utilizaron una computadora para diseñar y fresar cuarenta postes personalizados a partir de bloques del material polimérico, asegurando que cada uno encajara perfectamente en el espacio preparado. Estos postes fueron luego divididos en cuatro grupos. Un grupo no recibió ningún tratamiento, sirviendo como base de comparación. Los otros tres grupos fueron tratados con uno de los tres gases utilizando el dispositivo de plasma. Tras tratar las superficies, los investigadores cementaron los postes en los dientes utilizando un pegamento dental estándar y esperaron una semana para que todo fraguara. Luego, cortaron los dientes en secciones delgadas para probar qué tan difícil era empujar los postes hacia fuera, midiendo la fuerza requerida para romper la unión a diferentes profundidades dentro de la raíz.

Los resultados fueron claros y decisivos. Los postes no tratados se sujetaron con una fuerza promedio de aproximadamente 8.00 megapascaleses, una medida de presión. Cada uno de los grupos que recibió el tratamiento de plasma se sostuvo significamente mejor. Los postes tratados con aire u oxígeno requirieron aproximadamente 13.35 y 13.42 megapascaleses respectivamente para ser desplazados. Sin embargo, los postes tratados con gas nitrógeno fueron los que mejor funcionaron de todos, requiriendo una fuerza promedio de 18.19 megapascaleses para romper la unión. Esto significa que el tratamiento con nitrógeno hizo que los postes fueran casi el doble de fuertes que los no tratados. Los investigadores también descubrieron que la ubicación del poste importaba; la unión era más fuerte cerca de la parte superior del diente y se debilitaba a medida que el poste descendía hacia la punta de la raíz, independientemente del tratamiento utilizado.

Al observar de cerca la superficie de los materiales bajo potentes microscopios, se reveló por qué el tratamiento funcionaba tan bien. Los postes no tratados tenían una superficie relativamente lisa con algunas rayas del pulido. Los postes tratados con plasma, sin embargo, mostraban diminutos hoyos y una superficie más limpia, lo que indicaba que la energía había erosionado capas microscópicas. El análisis químico mostró que el tratamiento había cambiado la composición de la superficie, añadiendo átomos de oxígeno y nitrógeno mientras eliminaba parte del carbono. Este cambio químico creó nuevos grupos polares en la superficie que podían interactuar más fuertemente con el pegamento. Aunque todos los gases mejoraron la superficie, el tratamiento con nitrógeno creó un tipo específico de grupo químico que parecía formar una conexión particularmente robusta con el cemento de resina, lo que explica por qué superó a los demás.

El estudio también examinó cómo fallaban los materiales al ser empujados para separarlos. En el grupo no tratado, el pegamento simplemente se deslizaba fuera del poste, lo que indicaba una unión débil entre ambos. En los grupos tratados, la falla solía ocurrir entre el pegamento y el diente mismo, en lugar de entre el pegamento y el poste. Este cambio es una señal crucial de éxito; significa que la unión entre el poste y el pegamento se volvió tan fuerte que el punto más débil en todo el sistema se desplazó hacia la estructura del diente, no hacia la interfaz del material. Esto sugiere que el tratamiento de plasma resolvió con éxito el problema de adhesión para el polímero, convirtiéndolo en una opción mucho más viable para la restauración dental.

Si bien el estudio se llevó a cabo en un entorno de laboratorio controlado y no probó cómo estas uniones resistirían durante años de masticación o cambios de temperatura, los hallazgos ofrecen un camino prometedor. La investigación demuestra que el plasma no térmico, particularmente con gas nitrógeno, puede preparar eficazmente estos avanzados postes de polímero para la unión. Al convertir un material difícil de adherir en uno que se sujeta con firmeza, esta técnica podría ayudar a los dentistas a utilizar estos postes flexibles y amigables con el diente con mayor confianza, reduciendo potencialmente el riesgo de fracturas radiculares y mejorando la longevidad de las reparaciones dentales.