Los materiales utilizados en ortodoncia deben ser biocompatibles contando con propiedades físicas y mecánicas para realizar el tratamiento de ortodoncia. Sin embargo, los metales presentan deterioro debido a la corrosión, producto de las reacciones químicas y electrogalvánicas. La citotoxicidad producida por los materiales metálicos utilizados en ortodoncia puede manifestarse como gingivitis, hipertrofia gingival, glositis, descamación labial y eritema multiforme. Otro material utilizado comúnmente en ortodoncia son los elásticos, los cuales pueden presentar Oxido de Zinc o agentes estabilizadores que podrían producir alergias, edema, ardor o pequeñas vesículas. Los adhesivos utilizados en ortodoncia pueden producir citotoxicidad debido al bifesnol-A Bis-GMA, TEGDMA, o las partículas de plata agregadas. Los componentes utilizados para realizar los alineadores dentales presentan un gran debate sobre su posible citotoxicidad.
Palabras clave: Toxicidad, Material, Ortodoncia.
The materials used in orthodontics must be biocompatible, having physical and mechanical properties to perform orthodontic treatment. However, metals deteriorate due to corrosion because of chemical and electrogalvanic reactions. The cytotoxicity produced by metallic materials used in orthodontics can manifest as gingivitis, gingival hypertrophy, glossitis, lip peeling and erythema multiforme. Another material commonly used in orthodontics are elastics which can contain Zinc Oxide or stabilizing agents which sometimes cause allergies, edema, burning or small vesicles. Adhesives used in orthodontics can produce cytotoxicity due to biphesnol-A Bis-GMA, TEGDMA, or added silver particles. The components used to make dental aligners present a great debate about their possible cytotoxicity.
Key words: Toxicity, Material, Orthodontics.
Hay que considerar que los metales sufren de corrosión (a excepción de los metales nobles) este deterioro de los materiales metálicos depende del medio ambiente en donde se encuentre, y se realiza mediante reacciones químicas y electroquímicas que resultan en una pérdida de integridad y de características estructurales.2,3
Cuando la corrosión ocurre en los biomateriales metálicos ocasiona un debilitamiento de la estructura provocando una disminución de su vida útil.3 La cavidad oral es considerada un ambiente corrosivo debido a algunos factores como los cambios de temperatura, el pH, las proteínas de la saliva, las corrientes electrogalvánicas por los cloruros y fluoruros, entre otros.4,5
Algunas de las manifestaciones clínicas provocadas por la corrosión y citotoxicidad de los materiales utilizados durante el tratamiento de ortodoncia son: glositis, gingivitis, descamación labial, hipertrofia gingival y eritema multiforme, que están asociadas a la corrosión de los aparatos.4
De acuerdo con la Organización Internacional de Normalización (ISO 10993) las pruebas de citotoxicidad in vitro, deben ser la primera prueba para evaluar la biocompatibilidad de cualquier material que vaya a ser incluido en aparatos biomédicos.6
En la ortodoncia, la ingesta de partículas puede ser debido a los brackets, como consecuencia de su permanencia en la cavidad oral por dos años o más y también los retenedores linguales que duran muchos años.7 La mayoría de las aleaciones utilizadas en ortodoncia tienen una capa de oxido, cuya función es protegerlos de la corrosión. De cualquier manera, con el tiempo y la exposición al daño, a la saliva, el constante cambio del ambiente y temperatura de la cavidad oral, esos materiales metálicos biocompatibles tienden a corroer y a biodegradarse, lo que significa una liberación de iones metálicos en la cavidad oral.8,9
Además, la aparatología utilizada en ortodoncia puede presentar corrosión galvánica, esta ocurre cuando el alambre y los brackets están hechos de diferentes aleaciones y son utilizados al mismo tiempo en presencia de la saliva, lo que acelera la liberación de iones metálicos.8,10 La corrosión que ocurre en los materiales dentales es por lo general imperceptible macroscópicamente.11
Las aleaciones más utilizadas en ortodoncia son el acero inoxidable, níquel titanio, beta titanio y cromo cobalto, estos materiales liberan iones metálicos con el paso del tiempo. La cantidad de iones varía según la aleación, el tiempo y el ambiente. Estos iones no son biodegradables y se pueden acumular en los tejidos, teniendo efectos tóxicos locales y sistémicos. Aun así, los resultados de las investigaciones mostraron bajo riesgo para el usuario.8,12
Los iones metálicos liberados por brackets y tubos de acero producen el mayor daño al ser los menos biocompatibles: manganeso, cromo, hierro, níquel, cobalto, molibdeno, cobre y zinc. El níquel y cromo producen apoptosis de las células. También hay que considerar que las células en presencia de cobre presentan una alta reducción de la síntesis de ADN.4,13
Mockers et al. investigaron aparatología fija como bandas, arcos y brackets de diferentes materiales metálicos, entre ellos acero inoxidable, titanio, níquel titanio, titanio molibdeno, soldadura de plata, acero con chapa de oro, materiales no metálicos como policarbonatos y cerámicos. Y sugieren prestar atención en la composición y al pulido de la soldadura de plata que contenga cobre y zinc con la intención de limitar la liberación de iones citotóxicos. Los resultados mostraron que tanto los materiales metálicos como los no metálicos fueron similares en términos de citotoxicidad.14
En tanto al estudio de Borges et al. demostró que existen diferentes rangos de citotoxicidad, como los brackets libres de níquel tienen mejor biocompatibilidad que otros, mientras que los fabricados con policarbonato fueron altamente citotóxicos.15
Limberger et al. mostró en sus resultados que solo la soldadura de plata inducía citotoxicidad significativa, la que pudo haber ocurrido mediante estrés oxidativo, la cual es una afección que se presenta cuando hay demasiados radicales libres y puede ocasionar daños en células y tejidos, aunque este mecanismo no está completamente entendido.16,17 Al igual que Spinelli et al. sus resultados mostraron un descenso de la viabilidad celular después de la exposición de bandas con soldadura de plata, deduciendo que este tipo de unión puede inducir citotoxicidad.7
Los aparatos multicomponentes, que son unidos con aleaciones a base de plata y cobre resultaron ser más citotóxicos que los aparatos de un solo componente, probablemente porque el cobre es más citotóxico que el níquel.7
Los aparatos multicomponentes como los arcos faciales, bandas de molares y brackets y arcos de un solo componente fueron examinados en una prueba de citotoxicidad en fibroblastos de ratón. Ninguno de los arcos causó un efecto citotóxico, a pesar de contener 54% de níquel. Mientras que los aparatos multicomponentes que fueron soldados con aleaciones a base de plata y cobre fueron más citotóxicos que los aparatos de un solo componente.18
El níquel y el cobalto liberado de la aparatología fija ortodóncica puede inducir daño en el ADN de las células de la mucosa oral, así como se reduce la viabilidad celular.19 Hafez et al. no encontraron cambios evidentes en las células, indicando una posible tolerancia a estos agentes o la reparación de las células y del ADN.20
Se especula que los productos de corrosión citotóxicos de la aparatología ortodóncica contribuyen a la gingivitis localizada, considerando que es el níquel otro factor causante.18,21
En una investigación de los efectos del fluoruro sobre el arco (NiTi, CuNiTi, acero inoxidable) concluyó que el fluoruro acidulado (ácido ortofosfórico con una solución de alto contenido de flúor) es el más corrosivo, mientras que el fluoruro en el barniz, enjuagues o pastas no afectan la superficie. Si el enjuague tiene una alta concentración de flúor y bajo pH, así como el tiempo de exposición puede reducir la resistencia a la corrosión en aleaciones de titanio, ya sea en mini implantes o brackets de ortodoncia. A pesar de la capacidad de causar corrosión en los materiales, el uso de enjuague se considera seguro debido a los bajos niveles de iones metálicos.3
Se encontraron efectos citotóxicos en HGF (Fibroblastos gingivales humanos) y HPLF (Fibroblastos del ligamento periodontal humanos). Cambios en la estructura del esmalte, como una superficie irregular. Mientras que los brackets, alambres NiTi y ligaduras metálicas no se observaron cambios.22
Durante el proceso de corrosión con sustancias desmineralizantes sucede una liberación de iones metálicos de los aparatos fijos de ortodoncia. Esto aumenta con el paso del tiempo, en caso del cromo y el níquel resalta ya que la concentración fue mayor a las 72 horas. Lo que quiere decir que existe una mayor exposición de liberación de iones metálicos durante el largo periodo en el que los pacientes utilizan aparatos fijos ortodóncicos por la corrosión metálica.22
Tanto los brackets como alambres de NiTi presentaron orificios y grietas en la superficie después de 72 horas expuestos al proceso de corrosión. Cuando un bracket y un arco están combinados con ligadura metálica puede producirse corrosión por grietas o de tipo galvánica dentro de la cavidad oral, esto quiere decir que existiría una liberación continua de iones metálicos durante el tratamiento ortodóncico. Sin embargo, no es un proceso de preocupación para el ser humano, aunque, aún faltan estudios para comprender los efectos clínicos de la corrosión de estos materiales.22
Los enjuagues, pastas, geles, barnices que contengan fluoruro aceleran el deterioro de los arcos ortodóncicos. Pueden comenzar con rugosidades en la superficie, haciéndolo más vulnerable a la corrosión. Las bacterias de la placa bacteriana y los restos de comida provocan que el pH disminuya.1
El titanio es altamente utilizado en implantes dentales, ya sea en titanio comercialmente puro o aleaciones de titanio.3 El titanio comercialmente puro tiene grados de pureza y el más usado en implantes es el grado IV. Después del grado V ya es titanio con otros metales, como níquel, cobre, molibdeno, entre otros empleados para potencializar sus propiedades.23
Aunque el grado V es titanio con aluminio y vanadio es más resistente y menos propenso a la osteointegración que el grado IV, este puede ser usado en mini implantes, por lo tanto, esas uniones con diferentes metales pueden ser afectados por la corrosión.3
La corrosión de los mini-implantes ha sido implicada como uno de los factores asociados a la peri-implantitis debido a la liberación de iones metálicos, además de una pérdida de estabilidad, riesgo de fracturas, y disminuye la resistencia mecánica. Las corrientes eléctricas propias del proceso de corrosión podrían afectar las células óseas con una posterior reabsorción ósea.24 Aunque en periodos cortos de 30 a 60 días no se ha encontrado ningún efecto citotóxico en las células,25 y con la aleación Ti6Al4V no se presentó corrosión después de 230 días de uso en ortodoncia.26
La saliva puede producir corrosión de mini-implantes y otros dispositivos de ortodoncia ya que es una solución electrolítica que contiene subproductos de bacterias, levaduras, hongos y virus.3
No han sido reportadas reacciones adversas importantes del titanio, contrariamente lo que pasa con el vanadio y el aluminio, de los cuales si se han encontrado citotoxicidad como reacciones adversas. Los niveles liberados de vanadio y de aluminio no alcanzan niveles tóxicos, por lo tanto, no deben ser motivo de preocupación debido al tiempo de vida de los mini implantes en la cavidad oral. El ion flúor es considerado cono un ion agresivo y si su concentración aumenta la resistencia a la corrosión del titanio grado IV se reduce.3
Otro estudio reveló que existe corrosión de los mini implantes al usar enjuague bucal,27 se prefiere el uso del 1.5% chitosan en enjuagues bucales en pacientes con este tipo de anclaje que los que contienen 0.2% de clorhexidina o con 0.2% fluoruro de sodio.27,28Los conservadores que se utilizan en los elásticos pueden ser citotóxicos como el óxido de zinc. Con el uso de elásticos las reacciones se caracterizan con la presencia de pequeñas vesículas, edema, comezón y ardor.29
El látex prevulcanizado se produce por la mezcla de látex natural puro, que tiene un gran peso molecular, con estabilizadores con óxido de zinc y materiales químicamente vulcanizados.30
Los agentes antioxidantes también son añadidos al látex durante la manufactura de los elásticos ortodóncicos. Este proceso tiene la ventaja de producir látex con mayores propiedades metálicas, además de incrementar su fuerza y elasticidad.30
Las alergias causadas por las proteínas del látex incluyen reacciones de hipersensibilidad inmediata. La alergia causada por los elásticos ortodóncicos incluye inflamación, estomatitis eritematosa, reacciones respiratorias y hasta shock anafiláctico.31,32,33
La alergia al látex natural ocurre debido a la presencia de muchos tipos de proteínas y al polvo que cubre los elásticos trabajan como transporte de estas proteínas. Es conocido que el látex no es completamente biocompatible, así como puede interactuar con la comida y las medicinas.30
Cabe mencionar que el color de los elásticos, como los colores neón, no potencializa el efecto citotóxico de los elásticos color natural. Así como no hay diferencias significativas si son elásticos de la misma marca, al contrario de utilizar mismos tipos de elásticos, pero de diferente marca.32,34
A pesar de que el zinc es conocido por ser neurotóxico, los estudios demuestran que no hay evidencia de daño por la cantidad liberada de los elásticos ortodóncicos.29
Los elásticos que no contienen látex son más biocompatibles que las hechas de poliuretano. Lacerda y cols. encontraron que la biocompatibilidad de los elásticos con látex mejoraba a los siete días de uso.35
Las investigaciones en humanos demostraron que existen tres vías principales para la toma de componentes químicos liberados de materiales a base de resina: inhalación de partículas volátiles hacia los pulmones, la ingesta de los compuestos en el tracto gastrointestinal y la difusión hacia la pulpa a través de la dentina.7
Pithon y cols. encontraron citotoxicidad en adhesivos de tres casas comerciales al evaluarlos 24 horas después de haber sido polimerizados. El grado de citotoxicidad de uno de estos adhesivos era similar al que producen las amalgamas dentales. También observaron que existe una relación directa entre la cantidad de monómeros residuales con la citotoxicidad.36
Los adhesivos también pueden liberar Bisfenol-A, este producto puede actuar como una hormona esteroidea y puede causar efectos biológicos, como pubertad prematura en niñas, tipos de cáncer como en ovarios, mama o próstata, maduración disruptiva de órganos reproductivos masculinos, hiperglucemia y tolerancia al a insulina.37,38
Algunos investigadores creen que la cantidad de BPA liberada es menor que la requerida para inducir una respuesta biológica.39 Existe un moderado a alto potencial de citotoxicidad en adhesivos químicamente polimeralizables,40 a diferencia de los fotopolimeralizables en la que existe una leve citotoxicidad, ya que en los primeros pueden resultar en monómero residual sin polimeralizar, lo que causaría mayores efectos citotóxicos39 y se detectó una moderada reducción de la síntesis del ADN en ambos adhesivos, implicando un mínimo efecto citostático.41
En los adhesivos adicionados con nanopartículas de plata con fines antibacterianos se encontró que el adhesivo MIP (Transbond MIP) ya exhibe una citotoxicidad ligera a moderada, y que las nanopartículas agregadas no potencializan el efecto citotóxico.42
Se debe tener cuidado al remover el exceso de adhesivo, sobre todo las partes cercanas al tejido subgingival e interproximal.40
Existe la liberación de componentes de los Brackets de policarbonato y de adhesivos, como el BPA, Bis-GMA, TEGDMA.43 El TEGDMA puede inducir cambios en la cadena de ADN, causando anomalías cromosomales, se tiene presente el riesgo de citoxicidad y alergia. Este componente es añadido en los adhesivos con el fin de mejorar su manejo.44
El Bis-GMA se adiciona a las resinas para mejorar sus propiedades físicas, aunque puede causar dermatitis alérgica durante la aplicación de la aparatología fija. 43,45 Tanto la liberación de BPA, Bis GMA y TEGDMA son fenómenos bien demostrados en la cavidad oral.38El poliuretano es un componente básico de los alineadores, este es un material que se ve afectado por el calor, la humedad y las enzimas salivales. Se mezclan el poliéster, poliuretano y el polipropileno en la fabricación de los alineadores para mejorar su rendimiento clínico. Pudiera haber efectos adversos en las células gingivales debido al material empleado y a su método de fabricación.37
En los alineadores también encontramos una posible liberación de BPA, lo cual se ha documentado la liberación de este monómero a partir de los materiales termoplásticos utilizados en la ortodoncia.37 Un estudio reportó que no hay evidencia que los alineadores Invisalign indujeran efectos estrogénicos.46
En la investigación de Martina et al resultó en que todos los materiales de los alineadores presentaron una leve citotoxicidad después de 14 días. Mientras que en otro estudio encontró la mayor citotoxicidad el primer día, que después fue disminuyendo.37
Alhendi y cols. al evaluar cuatro sistemas de alineadores existían valores leves a moderados de citotoxicidad en todos los sistemas, pero no encontraron diferencias significativas entre las cuatro marcas comerciales en su citotoxicidad.47
En una revisión de metaanálisis se encontró que no existe diferencia en la liberación de BPA entre los sistemas comerciales y los realizados con termoformado, ya que en ambos casos existen leves trazos. Esto debiera ser un factor para realizar más estudios de los efectos de utilizar esta aparatología.48
Es posible que el proceso de termoformado, al ir aumentando su temperatura, el tereftalato de polietileno pueda incrementar la liberación de monómeros y consecuentemente incrementar la citotoxicidad. De cualquier manera, los resultados revelaron un efecto leve de citotoxicidad para fibroblastos gingivales humanos, lo que podría ser considerado clínicamente irrelevante.37,43,49,50
El uso de impresiones 3D ha introducido una forma diferente de hacer aparatos de ortodoncia.51 En alineadores impresos Pratsinis y cols. no encontraron citotoxicidad en fibroblastos a los 14 días.50 Otras investigaciones realizadas en materiales impresos han encontrado que la citotoxicidad disminuye con el tiempo y estos materiales se apegan con las normas ISO 10993-5 y 10993-12 de aparatos médicos.52