Las propiedades ópticas del diente se ven afectadas por variaciones en la densidad mineral, el tamaño de los cristales y la orientación de los prismas del esmalte108.Por otro lado, la traslucidez del esmalte está determinada por el índice de refracción de la hidroxiapatita (1,62) y del agua (1,33) que se aloja en los espacios intercristalinos; en el caso de un esmalte sano estos espacios son tan pequeños y el contenido de agua tan baja, que no afecta a la traslucidez total del mismo3.
Od. Betina Tolcachir Página 83 Cuando se produce la MB como consecuencia del proceso de desmineralización, hay un aumento de porosidad a nivel sub-superficial que afecta la forma en que la luz es absorbida en esa zona dando como resultado el aspecto blanco tiza que caracteriza esta lesión (Fig. 33 a).
Existen pocos trabajos en la literatura que evalúen la capacidad de las sustancias remineralizantes de mejorar el color de la MB y mimetizar la lesión con el esmalte sano; estos estudios, por otra parte, utilizan diferentes métodos de captación de las imágenes y de medición del color.
Para determinar en forma objetiva la diferencia entre dos colores percibidos, en este trabajo se utiliza una ecuación matemática, mediante la cual se obtiene la distancia colorimétrica (ΔE), dentro del espacio colorimétrico Cie L*C*h*. Este espacio de color deriva de otro desarrollado con anterioridad (CIE L*a*b*) y que ha sido empleado en la medición del color de los dientes. Sin embargo Cie L*C*h* es superador a los anteriores, dado que la representación del color tiene una mayor correspondencia con la percepción e interpretación humana, este trabajo de tesis muestra por primera vez su aplicación en la evaluación del color de los dientes. Por otro lado, en este trabajo la posición del espécimen fue estandarizado con el diseño ad hoc de moldes de silicona pesada para cada diente (Fig. 26) y la adquisición de la imagen se realizó mediante escaneado de las muestras, con ajuste manual de los parámetros de captura a fin de mantener éstos en valores idénticos para ambas etapas (antes y después de los tratamientos).
Cuando se comparó la distancia colorimétrica (∆E) entre la lesión de MB respecto del entorno de esmalte sano (etapa pre), todas las muestras presentaron un valor de ∆E similar (entre 8,24 ± 0,67 y 9,01 ± 0,85) con una marcada diferencia de color entre ambas zonas y sin diferencias significativas entre grupos experimentales (Fig. 36). En la etapa post, luego de la aplicación de los distintos protocolos terapéuticos
se demostró que en los grupos tratados con NaF al 5% (GII) y con CPP-ACP (GIII)
hubo una disminución significativa de ∆E respecto de la etapa pre, mientras que el grupo control (GI saliva artificial) no mostró diferencias significativas entre ambas etapas. Por otro lado, el grupo GIII se acercó más al color del esmalte sano en comparación con el GII. El análisis detallado de cada uno de los parámetros que componen el color en la zona de MB tratada en relación al esmalte sano, evidenció que las principales diferencias se observaron en los parámetros de luminosidad (∆L)
Od. Betina Tolcachir Página 84 y de tonalidad (∆H) que disminuyeron luego del tratamiento en GIII, mientras que GII solo mostró cambios en ∆H (Figs. 38 y 39). En cuanto a la intensidad de color (∆C) ambos grupos (GII y GIII) mostraron una tendencia a disminuir luego del tratamiento pero estas diferencias no fueron significativas (Fig. 40).
En este estudio in vitro, el color de la MB artificial se percibió como una zona de color blanco tiza y la remineralización de la misma promovida por el empleo de CPP-ACP y con NaF al 5% produjo un cambio notable en el color de la zona afectada. Sin embargo en ninguno de los tratamientos alcanzo los valores del esmalte sano.
Nuestros resultados no acuerdan con los hallados por Yuan y col.109, quienes no encontraron efecto significativo en la recuperación del color de la lesión de MB luego de la aplicación de CPP-ACP, esta diferencia podría explicarse en el tiempo de tratamiento, estos autores emplearon 40 días, mientras que en este estudio el tratamiento se prolongó por 60 días. Rocha Gomes Torres y col110. en su estudio sobre el enmascaramiento de la MB, cuantificaron el color teniendo en cuenta solo el valor del parámetro L*. El eje L* representa el grado de luminosidad de la zona estudiada con un rango que va de 0 (negro) a 100 (blanco), de tal modo que altos valores de L*, corresponden a lesiones más blancas y podrían relacionarse con mayor desmineralización. Estos autores encontraron que si bien, los valores de ∆L entre MB y entorno de esmalte sano, luego de la aplicación semanal durante 8 semanas de gel de NaF al 2% neutro, tenían tendencia a disminuir, la misma no fue significativa. Similares resultados encontramos en nuestro estudio, luego de la aplicación de barniz de NaF al 5%. Por otra parte, Kim y col.99, con el empleo del sistema CIE L*a*b*, y mediante el uso de distintas concentraciones de una solución de NaF (1000 y 5000 ppm) una hora durante 7 días, concluyeron que la distancia colorimétrica entre MB y esmalte sano pre y post era significativamente menor en el grupo tratado con solución de NaF 5000 ppm respecto del grupo control (muestras desmineralizadas sumergidas en agua destilada).
Cuando se habla del proceso de remineralización de caries, esto no es simplemente la precipitación de minerales sobre la superficie del esmalte, sino una reparación en la zona subsuperficial de la lesión111. Nuestros resultados demuestran que ambas sustancias remineralizantes penetraron a la profundidad de la lesión, acercando la apariencia de la lesión de MB al del esmalte sano, sin embargo es
Od. Betina Tolcachir Página 85 posible que se formen fases minerales distintas a las de la estructura original y que lo poros no hayan sido completamente rellenados.
7.3Rugosidad del esmalte en el corte longitudinal en zona de mancha blanca
y en esmalte normal.
La rugosidad, hasta el momento, no ha sido estudiada como una de las propiedades físicas del esmalte, como lo son la dureza y el color, entre otras. El esmalte sano, por su alto contenido mineral y su estructura cristalina compacta, se considera liso en su superficie externa. La rugosidad es una medida de la textura de una superficie y, como tal, puede afectar la manera en que la misma se comporta. Es cuantificada por las desviaciones de la superficie de su forma ideal (picos y valles). Si las desviaciones son grandes, entonces la superficie se considera rugosa, mientras que si las desviaciones son pequeñas, entonces la superficie es lisa112. Como mencionamos la rugosidad superficial se mide a través de perfilómetros, los cuales pueden ser por contacto a través de una palpador de diamante o sin contacto a través de un haz de luz laser. Esta última metodología tiene la ventaja que no daña la muestra y la misma puede ser medida en reiteradas oportunidades o ser sometida a otras pruebas. Por otro lado el diámetro del haz del laser de este microscopio es de 0.2 μm, por lo que puede medir rugosidad de la superficie que un perfilómetro de contacto no puede detectar. (Fig. 15).
A partir de la utilización de diferentes protocolos de blanqueamiento dentario algunos investigadores tomaron el concepto de “rugosidad superficial” con el objeto evaluar posibles efectos adversos de los productos utilizados sobre la superficie del esmalte en contacto con el medio ambiente bucal113, 114. Pinto y col44, evaluaron la rugosidad superficial (con perfilómetro laser) y el aspecto morfológico (con MEB) de la superficie del esmalte luego de la aplicación de agentes blanqueadores en diferentes concentraciones y encontraron que determinadas concentraciones de agentes blanqueadores producían aumento en la rugosidad superficial. Estos resultados mostraron correlación con las imágenes del MEB en las cuales encontraron un aspecto morfológico semejante al aspecto de un grabado ácido, interpretado por ellos como diferentes grados de disolución de los prismas del esmalte.
Od. Betina Tolcachir Página 86 Por otro lado, el estudio en la profundidad del esmalte dental con lesión de mancha blanca mediante microscopia de luz polarizada, fue capaz de demostrar un complejo cambio en la estructura de poros a medida que la lesión se desarrolla y más importante aún, ha sido posible relacionar las características de los poros (tamaño y número) con alteraciones específicas en la química del tejido51, 115. Si bien no existen estudios de rugosidad en la profundidad de la lesión de mancha blanca, basándonos en lo que estos autores describieron, es posible poner en evidencia la presencia de poros como irregularidades (depresiones y picos) en la superficie del corte longitudinal de las muestras. Es así que en este estudio se midieron parámetros de rugosidad en la zona del cuerpo de la lesión de MB y el esmalte sano, antes y después de aplicarles los diferentes protocolos terapéuticos. A pesar
de la existencia de una gran variedad de parámetros de rugosidad que describen diferentes características superficiales de un sólido, la rugosidad media (Ra) sigue siendo el parámetro más reportado116.
Nuestros resultados revelaron que tanto los valores de Ra, como de Rp, en el esmalte sano de cada grupo experimental no fueron similares (Tabla 3), esta situación podría ser explicada por la gran variación en la composición del esmalte, la que incluye gradientes de concentración locales para elementos específicos117-120,
como así también el material orgánico119 y los ácidos orgánicos121, 122, son probablemente los responsables de las grandes diferencias locales en la velocidad de desmineralización y remineralización. Esta situación hace difícil la formación de grupos experimentales que en términos de composición química y estructural se comporten de manera similar2. Para allanar esta situación, en este trabajo la comparación entre la etapa pre y post se realizó en el mismo diente y se emplearon modelos generales de estadística apareada para su posterior comparación.
En la Tabla 3 se muestran que los valores de Ra y Rp fueron significativamente más altos en la zona de la MB que en el esmalte sano de la misma muestra, podría interpretarse que el aumento de la porosidad descripta en la zona de MB se traduciría en un aumento de la rugosidad. En el estudio de diferentes tipos de piedras calizas empleadas en la construcción se considera que el análisis de la rugosidad superficial (Ra) permite evaluar la relación real entre esta y una propiedad petrofísica de la piedra como es la porosidad, el hallazgo de una correlación logarítmica positiva entre estas dos variables indica que pequeños cambios en la
Od. Betina Tolcachir Página 87 porosidad de piedras poco porosas inducirán cambios pequeños en la rugosidad superficial de las mismas, mientras que para piedras más porosas pequeños cambios en este parámetro tienen mayor impacto en la rugosidad46.
Cuando se realizaron las mediciones en las mismas muestras luego de la aplicación de los distintos tratamientos propuestos, en los grupos tratados con CPP- ACP y NaF al 5% los valores de Ra y Rp disminuyeron significativamente, mostrando los valores del esmalte sano, mientras que en el grupo control (saliva artificial) los valores de rugosidad no variaron entre la etapa pre y post. Esta situación indicaría que ambas sustancias remineralizantes penetraron en la profundidad de la lesión de MB rellenando los poros por un proceso de recristalización o con la formación de otras fases minerales. Miller y col. considera que la recristalización de ciertos minerales de una roca, conduce a un contacto continuo de los cristales entre sí, disminuyendo la porosidad y por ende la rugosidad de la superficie46.
7.4 Microdureza del esmalte en el corte longitudinal en zona de mancha blanca y en esmalte normal.
La microdureza es utilizada comúnmente para evaluar el comportamiento físico del esmalte, en particular en los estudios destinados a la cuantificación de los efectos de tratamientos clínicos en su comportamiento mecánico24. Las mediciones de microdureza que se realizaron en este trabajo han sido descriptas por otros autores como “microdureza de sección transversal”, ya que se toman valores de microdureza en distintas profundidades del esmalte desde la superficie externa del mismo hacia la CAD 24, 26, 27 ,64. Braly y col.33 realizaron un estudio en molares humanos sanos para evaluar si los valores de microdureza variaban según la orientación de los prismas del esmalte, concluyeron que no había diferencias significativas en los valores de microdureza según la medición fuera realizada en un corte paralelo al eje largo de los prismas o bien perpendicular a los mismos (sección transversal). Sin embargo, para nuestro estudio fue importante la medición en sentido transversal porque nos permitió, de alguna manera, valorar la penetración de los productos remineralizantes a nivel subsuperficial.
Od. Betina Tolcachir Página 88 En nuestros resultados como lo muestra la Tabla 5 y la Fig. 46 encontramos en las distintas zonas estudiadas en el esmalte normal (30 y 100 µm) valores de microdureza vicker (HV) entre, 324,4 ± 6,1 y 327,8 ± 5,0 respectivamente. Park y colaboradores27, en su estudio de microdureza del esmalte a distintas profundidades, encontraron valores similares a los arrojados por nuestro estudio en la zona más profunda del esmalte (alrededor de 100 µm de la CAD), mientras que en la zona que ellos consideraban superficial (alrededor de 100 µm de la superficie externa del esmalte) encontraron valores más altos a los de nuestro estudio, del orden de 429 HV. Si bien estos autores trabajaron con terceros molares, los mismos pertenecían a pacientes con rango etario amplio (18 ≤ 78 años) y no especificaron si eran elementos retenidos o habían estado en contacto con el medio ambiente bucal. Este es un dato importante ya que la microdureza está directamente relacionada con el grado de maduración del esmalte93. Por su parte Cardoso y col.64 en su estudio en molares no erupcionados encontraron, valores de microdureza transversal ligeramente inferiores a los nuestros: 282 ± 23 a una profundidad de 30µm y 294 ± 21 a 110 µm. Huang y col. 123 por otro lado, midieron microdureza en premolares extraídos por indicación ortodóncica que presentaban lesión de MB y encontraron, en esmalte sano, valores de microdureza que variaban entre 321 y 502 HV, mientras que, en la zona del cuerpo de la lesión de MB, los valores estaban entre 30 y 148 HV.
En nuestro estudio, como lo muestra la Tabla 5, en la zona de MB (que corresponde a GI, (muestras mantenidos en saliva artificial) la media de los valores de microdureza encontrados fue 56, 6 ± 8,3HV a las 30 µm, mientras que en la misma zona a una profundidad de 100 µm los valores de HV fueron similares a los encontrados en la zona de esmalte sano. (Fig. 46) estos valores concuerdan con los reportados por otros autores60.
Con respecto a los grupos sometidos a tratamientos remineralizantes (Tabla 5, Fig. 46 y 48), en nuestro estudio encontramos que el grupo tratado con NaF al 5 % (GII) los valores de microdureza a 30 µm fueron significativamente más altos que en el grupo control (GI) y que si bien no alcanzaron los valores del esmalte sano, hubo un incremento de alrededor del 300% con respecto a GI. Resultados similares encontraron Jardim y col. en un estudio in situ utilizando 3 aplicaciones de NaF 1,23% acidulado60. Por su parte, en el grupo tratado con CPP-ACP (GIII) el
Od. Betina Tolcachir Página 89 incremento de la microdureza respecto de GI fue del 100%, siendo los valores de HV significativamente inferiores a los del esmalte sano. Lata y col124, en un estudio sobre remineralización in vitro de MB en premolares, no encontraron diferencias en la microdureza transversal entre la zona de MB sin tratamiento (grupo control) y en la zonas tratadas con CPP-ACP o con barniz de fluor-silano (Ivoclar Vivadent); estos resultados se contradicen con nuestros hallazgos. Estas diferencias podrían explicarse a partir del hecho que estos autores emplearon menores tiempos de tratamiento que los utilizados en nuestro estudio. Shetty y col.125, utilizaron microdureza superficial para evaluar diferentes protocolos remineralizantes de MB y concluyeron que obtenían mejores resultados con NaF que con CPP-ACP. Del mismo modo, Mehta y col.126 encontraron que la utilización in vitro de CPP-ACP no mejoraba los valores de microdureza respecto de la medición inicial en el esmalte sano.
7.5 Determinación de la concentración de los elementos presentes en la fase mineral en el corte longitudinal en esmalte normal y en zona de mancha blanca luego de la aplicación de los protocolos experimentales.
En este estudio y en todos los grupos experimentales, las muestras fueron mantenidas en un fluido similar a la saliva (saliva artificial), no obstante otros medios se han empleado, tales como, solución fisiológica127, 128, agua destilada o buffer fosfato 129,130 en diseños similares a este trabajo. Esta saliva artificial, se prescribe para proveer humectación en el ambiente bucal en pacientes con xerostomía y fue empleada en este trabajo porque carece de iones Ca y P a fin de evitar interacciones con los agentes remineralizantes estudiados.
GII: Barniz con NaF al 5%
En las muestras pertenecientes a este grupo, la zona de mancha blanca artificial fue tratada con tres aplicaciones de barniz con una concentración de NaF al 5% (una aplicación cada 48 horas). Nuestros resultados demostraron que este tratamiento sobre la lesión de mancha blanca in vitro, generó un incremento en la concentración
Od. Betina Tolcachir Página 90 de F- dentro de la lesión a 10 y 30 µm comparado con los valores de este ion en la zona de esmalte sano. Por otro lado, dentro de la lesión de MB tratada a 10 µm la concentración de F- duplicó los valores hallados a 30 µm (Tabla 6), estos resultados acuerdan con la distribución de fluoruro obtenida mediante EDS-EPMA, en la que se observa un marcado incremento en la zona de 10 µm comparada con zonas más profundas (Fig.49). En esmalte sano, como así también en la zona de MB, este ion muestra la mayor variación en cuanto a su concentración, siendo alta en la zona superficial inmediata, y disminuyendo en forma brusca hacia el interior del esmalte25, por esta razón los porcentajes de incremento de F fueron similares a 10 y 30 µm (85 y 93% respectivamente) cuando se los comparó con los valores hallados a la misma profundidad en esmalte sano (Tabla7). Estos resultados demuestran que el fluoruro penetró en la lesión y al hacerlo podría interaccionar con las distintas fases minerales que se encuentran en la lesión de MB, tales como cristales de HA que es la fase predominante o con fases de sales de calcio amorfo2, las que pueden concentrarse en la superficie de los cristales o en la interface de los primas, resultando en un proceso de recristalización durante la terapia remineralizante. La interacción entre el fluoruro y los tejidos duros del diente ha sido investigada extensamente desde 1940. La química del proceso es complicada debido a las impurezas que contienen las hidroxiapatitas características del biomineral del esmalte y a las concentraciones de F-, el pH y la composición de los agentes empleados en la prevención de la caries dental. El F- puede ocupar los lugares de los OH- en el cristal de apatita formando una serie de sólidos con composiciones y propiedades cristalográficas conocidos como fluorhidroxiapatita (FHA). En relación a este punto se ha demostrado que la apatita del esmalte posee un contenido de OH- entre un 20 a 30% menor comparado con la HA sintética, estos espacios vacantes que deja el OH- podrían en grado variables ser ocupados por el F. para formar cristales de FHA aumentando el grado de cristalinidad del esmalte 2, 131, 132,
133. Además, se ha descripto que el ion fluoruro puede desplazar al OH- ubicado en
el eje c del cristal (Fig. 5)134, la alta densidad de carga de este ion junto a su simetría conduce a un acercamiento del triángulo de Ca (Ca II) (Figura 4), disminuyendo la energía de la estructura reticular del cristal, provocando un efecto estabilizador, con la consecuente disminución del producto de solubilidad (Kps) de la apatita135. Este comportamiento es de crucial importancia para el rol del fluoruro en el control y
Od. Betina Tolcachir Página 91 prevención de la caries dental. Rolla y Bowen 136, demostraron que el fluoruro también puede adsorberse sobre la superficie de los cristales y estabilizar la