ES2198444T3

ES2198444T3 - Uso de vidrio silicico bioactivo para mineralizar dentina.

Info

Publication number: ES2198444T3
Application number: ES95934137T
Authority: ES
Inventors: Jukka Salonen; Ulla Tuominen; Antti Yli-Urpo
Original assignee: Vivoxid Oy
Current assignee: Vivoxid Oy
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 2004-02-01
Anticipated expiration: 2015-10-02
Also published as: AU702580B2; JPH10506908A; HUT77863A; EP0804136B1; FI944672A0; WO1996010985A1; NO310094B1; US5891233A; CZ85097A3; FI104881B; CA2200218A1; DE69530608T2; CA2200218C; HU222368B1; EP0804136A1; JP3524102B2; NO971563D0; AU3653795A; ATE238753T1; KR100381308B1

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN NUEVO USO DE CRISTAL CONTENIENDO SILICE BIOACTIVO. DE CONFORMIDAD CON LA PRESENTE INVENCION, DICHO CRISTAL SE EMPLEA PARA LA FABRICACION DE UNA PREPARACION QUE REDUCE LA IRRITACION PULPAL DE UN DIENTE Y/O FORTALECE LA ESTRUCTURA DE UN DIENTE. LA INVENCION PRESENTA ASIMISMO UNA PREPARACION FARMACEUTICA, QUE INCLUYE UNA FASE CRISTAL QUE CONSISTE EN CRISTAL CONTENIENDO SILICE BIOACTIVO EN FORMA DE UNA PASTA, SUSPENSION O SOLUCION, MEZCLADA EN UN LIQUIDO ADECUADO FISIOLOGICAMENTE O UNIDO A UN VEHICULO FISIOLOGICAMENTE ADECUADO, REDUCIENDO DICHA PREPARACION LA IRRITACION PULPAL DE UN DIENTE Y/O FORTALECIENDO LA ESTRUCTURA DE UN DIENTE. EL CRISTAL CONTENIENDO SILICE BIOACTIVO PUEDE CONSISTIR EN UN MATERIAL QUE CONTIENE UNICAMENTE OXIDO DE SI O HIDROXIDO DE SI Y QUE PERMITE LA FORMACION Y MOVIMIENTO DE GRUPOS SI-OH. PREFERENTEMENTE, LA PREPARACION COMPRENDE ASIMISMO FUENTES DE CALCIO Y DE FOSFATO.

Description

Uso de vidrio silícico bioactivo para mineralizar dentina.

El objetivo de esta invención es presentar un uso novedoso u original de vidrio bioactivo y nuevas preparaciones que comprenden vidrio que contiene sílice bioactiva. Dichas preparaciones se pueden usar para reforzar un diente y para cerrar los túbulos dentinales en la dentina, con el fin de disminuir el dolor trasmitido a la pulpa como consecuencia de los túbulos abiertos.

La dentina forma la armazón o estructura de un diente. Rodea a la pulpa y está cubierta por el esmalte en la corona y por el cemento en la raíz. El cemento no siempre encuentra el borde del esmalte en la unión cemento-esmalte. En tales casos, la dentina, que no está protegida por otro tipo de tejido duro, se halla expuesta o desprotegida a la altura del cuello del diente. En las personas jóvenes, esta área está normalmente cubierta por la encía, la cual cubre esta zona concreta de la dentina y evita su exposición a la irritación de la cavidad oral.

La dentina consiste en una matriz extracelular, que está formada por odontoblastos que se alinean en la cavidad pulpar. Cuando la dentina se forma y se hace más gruesa, cada odontoblasto deja una extensión de célula, es decir, un proceso de odontoblasto. Estos procesos permanecen dentro del tejido en desarrollo y forman túbulos dentinales, los cuales se extienden desde la frontera esmalte-dentina/cemento-dentina hacia el interior de la pulpa. Cuando están expuestos o desprotegidos, los túbulos dentinales abiertos forman un enlace entre la superficie de la dentina y la pulpa.

La estructura de la dentina se muestra con detalle en la figura 1.

Una vez que el diente ha dejado de crecer, los odontoblastos continúan su función y forman dentina secundaria en el lado de la pulpa del diente. Forman también tejido duro, es decir, dentina intratubular que cierra gradualmente los túbulos alrededor de los procesos de odontoblastos que van disminuyendo o retrocediendo (Figura 2). El nivel de mineralización de la dentina intratubular es significativamente más alto que el de la dentina intertubular. La mineralización de los túbulos dentinales es un proceso muy lento pero natural, asociado al envejecimiento de un diente. El ritmo lento y la imprevisibilidad del proceso se manifiestan como problemas en diversas situaciones clínicas.

El mecanismo hidrodinámico de transmisión del dolor de la dentina desprotegida se puede describir como sigue:

Los túbulos dentinales tienen un diámetro de 1-2 \mum. Cuando se corta una sección perpendicularmente a la superficie de la dentina, hay alrededor de 30.000-40.000 túbulos dentinales por mm^{2}. Un túbulo dentinal está relleno con un proceso de odontoblasto, rodeado por fluido que proviene de la pulpa. En los túbulos dentinales abiertos y descubiertos impera una fuerza capilar muy intensa. En consecuencia, el fluido que se elimina mecánicamente por la abertura del túbulo se reemplaza rápidamente mediante el flujo de fluido que proviene de la pulpa. De forma similar, las sustancias con una fuerte presión osmótica (por ejemplo, las disoluciones de azúcares) provocan un flujo de salida de fluidos en el túbulo, lo cual, a su vez, conduce a transformaciones de los odontoblastos que están alineados en la cámara pulpar y de los tejidos que rodean a los odontoblastos, activando en consecuencia las terminaciones nerviosas. Por otra parte, la irritación transmitida a la pulpa puede estar causada por el flujo hacia el interior del fluido en el túbulo dentinal. En la práctica, el mecanismo hidrodinámico se refiere al flujo de fluido en el túbulo dentinal provocado por un estímulo y a la vibración hidráulica resultante en la pulpa. Según la opinión actual y la experiencia, el cierre o taponamiento del túbulo y la prevención resultante completa o parcial del flujo de fluido conduciría a una reducción o incluso eliminación de la activación del nervio, sentida como dolor, sin reparar en el estímulo primario (1). El mecanismo de transmisión del dolor se ilustra en la figura 3.

Problemas clínicos

La exposición de la dentina y de los túbulos dentinales que conducen a la pulpa puede ser el resultado de caries. El tejido duro (esmalte/cemento) que protege la dentina se destruye durante el proceso de la caries. La situación conduce a los conocidos síntomas dolorosos asociados con la formación de las caries. El dolor es el resultado de la irritación que es transmitida a las terminaciones nerviosas de la pulpa a través de los túbulos dentinales. Durante el proceso de la caries, normalmente se observa una mineralización parcial del contenido de los túbulos. Esto es una consecuencia de las altas concentraciones de iones calcio y fosfato provocadas por los procesos de desmineralización del esmalte y de la dentina que se hallan en los inmediatos alrededores del tejido dentinal intacto. Sería deseable el fortalecimiento de este fenómeno y su incorporación a las propiedades de los materiales de empaste.

A menudo, la exposición de la dentina se asocia también con enfermedades periodontales de un diente, y, asimismo, con el proceso normal de envejecimiento y con los hábitos de higiene dental. En ciertos casos, incluso en personas jóvenes, la encía retrocede, o los dientes irrumpen de tal forma que los cuellos de los mismos resultan expuestos o descubiertos. Esto mismo puede conducir a síntomas dolorosos fuertes, en pacientes cuya dentina no estaba cubierta en primer lugar por el cemento protector y no sensible. Sin embargo, más a menudo, la exposición de la dentina se asocia con hábitos erróneos de cepillado de los dientes, ya sea usando un cepillo manual muy áspero, muy duramente o con una técnica equivocada. El resultado son dientes gastados e hipersensibles, lo que afecta a la tolerancia de la persona a las bebidas y comidas calientes/frías/amargas/dulces, hace más dificultosa la respiración cuando hace frío y calor, e interfiere también en una higiene oral adecuada.

Las infecciones de los tejidos periodontales y, especialmente, el tratamiento de las infecciones periodontales, conducen, generalmente, a un retroceso o recesión gingival y a la exposición de la dentina, a menudo en áreas bastante grandes. Como la terapia que tiene éxito implica la eliminación del cemento de la raíz que protege la dentina, y la limpieza, que desgasta los dientes adicionalmente, es obvio que la consecuencia general de tal tratamiento (25%) es la exposición de los cuellos de diente y la hipersensibilidad. Si el paciente es de edad bastante avanzada y sus túbulos dentinales presentan una capa considerable de dentina intratubular altamente mineralizada, el dolor post-tratamiento es menos fuerte. Por otro lado, el dolor que se produce por el tratamiento puede ser, en algunos casos, fuerte, puede continuar durante semanas y puede necesitar el uso de analgésicos. En los casos más extremos, la irritación puede conducir a infección y, posteriormente, a la muerte de un diente y tratamiento del canal de la raíz. Junto con el cuidado dental, los dientes hipersensibles son un problema irritante que ocurre frecuentemente, y deberían tener una cura o remedio sencillo y barato (2). La figura 4 muestra un diente y el área con la superficie dentinal expuesta.

Métodos de tratamiento conocidos

El dolor de dientes, resultante de la formación de caries, con independencia de sus similitudes con la dentina hipersensible, se refiere a un área del problema distinta. La sensibilidad asociada con la caries y el dolor causado por la irritación se tratan normalmente mediante empastes. En el fondo de la cavidad preparada, se coloca contra la pulpa una preparación disponible comercialmente, cuyo componente biológicamente activo es, normalmente, hidróxido de calcio (Ca(OH)_{2}). A nivel celular, el hidróxido de calcio, fuertemente alcalino, produce, en primer lugar, irritación, lo que conduce a la necrosis del tejido. Sin embargo, en un espacio de tiempo más largo, promueve el proceso de curación. El resultado del tratamiento es la formación de dentina secundaria reparadora. La capa de tejido formada separa la pulpa del área dañada o del empaste, pero su efecto sobre la mineralización de los túbulos de dentina es mínimo.

Durante el empaste, se pueden cerrar también los túbulos dentinales con cemento ionómero de vidrio, o con diferentes preparaciones basadas en la química de polímeros (plásticos ligantes, resinas, adhesivos de dentina). Estas sustancias cierran mecánicamente los túbulos dentinales y mejoran la retención del empaste que se está preparando. En teoría, el flúor que se libera del cemento ionómero de vidrio puede tener un efecto positivo sobre el proceso de mineralización de los túbulos dentinales. Sin embargo, no hay resultados de investigación acerca del posible papel clínico de este fenómeno. Las preparaciones basadas en plástico no tienen efectos biológicos que promuevan el proceso de curación y/o la formación del tejido duro entre la pulpa y el área dañada y restaurada.

Los datos epidemiológicos que describen el alcance del problema causado por la dentina hipersensible y la necesidad de su tratamiento son limitados. En la práctica, la hipersensibilidad de la dentina es un problema común y, típicamente, muy variable. Debido a que los síntomas están íntimamente ligados al comportamiento de una persona y a que, a largo plazo, desaparecen, y, debido a que existen pastas de dientes disponibles comercialmente que pueden disminuir la sensibilidad, es difícil definir el alcance actual del problema exclusivamente sobre la base de cuán a menudo solicita la gente la ayuda profesional de su dentista para este problema concreto. Conjuntamente con el tratamiento de las encías inflamadas y de los tejidos que dan apoyo a los dientes, la necesidad de ofrecer alivio a los dientes hipersensibles resulta aguda, a menudo.

En la actualidad, existen dos conceptos diferentes para el tratamiento de los dientes hipersensibles. Estos tratamientos se basan o bien en elevar el umbral de dolor de un diente, o bien en la formación de un precipitado de mineralización protector ya sea en la superficie del diente o, preferentemente en los túbulos dentinales. Además, el tratamiento supone un control suave de la placa dental (posiblemente de naturaleza química), consejo u orientación dietética y confirmación de que el umbral de irritación de la pulpa no se disminuye por sobrecargas masticacionales o un empaste deficiente que mantiene una infección crónica en la pulpa.

Durante mucho tiempo, algunas pastas de dientes han contenido sustancias destinadas a proporcionar alivio a los dientes hipersensibles (3, 4, 5, 6). El objetivo ha sido bien la desnaturalización del contenido del túbulo dentinal (formaldehído) bien la formación de precipitados minerales (cloruro de estroncio, fluoruros, abrasivos).

De hecho, el fluorofosfato de sodio puede tener algunos efectos terapéuticos. El nitrato de potasio y el citrato de potasio disminuyen la irritabilidad de los nervios de la pulpa sin afectar al contenido real de los túbulos dentinales (7). El problema con las sustancias que simplemente aumentan el nivel de activación de las terminaciones nerviosas (incluyendo los corticosteroides) es que no fortalecen el diente y que la pulpa queda expuesta a la irritación hidrodinámica incluso después del tratamiento. En consecuencia, el efecto terapéutico de tal tratamiento dura sólo un corto período de tiempo. Los resultados de investigaciones que se centran en los efectos terapéuticos de las pastas de dientes son muy contradictorios. Por un lado, se han comunicado efectos placebo, y, por otro, efectos de alivio del dolor de hasta 80%. Generalmente, el problema con las pastas de dientes es que actúan muy lentamente, con frecuencia sólo después de varias semanas de uso. En consecuencia, las pastas de dientes son adecuadas para tratamientos en casa o problemas subagudos. Sin embargo, es necesario encontrar métodos más potentes y de actuación más rápida para el dolor agudo.

Hoy, en situaciones clínicas, el método más común para tratar los dientes hipersensibles es usar fluoruros - ya sea fluoruro de sodio o fluoruro de estaño, en mezclas de 2 a 10% (8, 9, 10). También se puede aplicar tópicamente el flúor sobre la superficie de un diente, en combinación con sustancias con base de barniz o laca (Duraphat (11)). El barniz o laca prolonga el efecto del flúor, y, al mismo tiempo, el mismo barniz puede tener algún efecto bloqueante del túbulo. Al menos durante un período de tiempo corto, las preparaciones de flúor han demostrado tener efectos terapéuticos positivos. Recientemente, se ha prestado cierta atención a la acidez de estas preparaciones y a la irritación relacionada con esta acidez. Se piensa, sin embargo, que los problemas causados por la acidez en la pulpa se pueden aliviar alternando el uso de hidróxido de calcio y fluoruro. Este tratamiento ha sido empírico. En principio, los resultados han sido positivos. No hay datos de investigación objetivos de los efectos del tratamiento y de su permanencia. Sin embargo, la presencia del hidróxido de calcio alcalino puede complicar la formación del prácticamente insoluble y, en consecuencia deseado, fluorofosfato de estaño y, por el contrario, favorecer la formación de fluoruro de calcio, el cual se disuelve en medio neutro. En tales condiciones, el tratamiento puede ser eficaz, pero temporal.

Las disoluciones que fomentan la remineralización de la superficie del diente también pueden reducir la sensibilidad cuando se usan durante suficiente tiempo. Debido a su naturaleza acuosa y a sus efectos lentos, este método - o los que suponen el empleo de pastas de dientes - no son muy buenos para el tratamiento del dolor agudo. Por ejemplo, se usan dos disoluciones de mineralización - A y B. La disolución A contiene 6 mM de PO_{4} y B mM de Ca. Además, ambas disoluciones contienen 0,15 mM NaCl y 5 ppm de F. Se mezclan 10 ml de la disolución A y 10 ml de la disolución B en un vaso, inmediatamente antes de su uso. Se enjuaga la boca durante 1-2 minutos con la mezcla de disolución de mineralización, diluida en agua, y se escupe. Se recomienda que este proceso se repita dos veces al día, preferentemente después del cepillado de los dientes.

También se ha usado el oxalato de potasio (K_{2}C_{2}O_{4} o KHC_{2}O_{4}, 3-30%) en el tratamiento de los dientes hipersensibles. La idea que subyace detrás del uso de estos productos químicos como agentes terapéuticos se basa en la capacidad del oxalato de precipitar el calcio que se halla en la superficie de un diente o en el fluido dentinal. En esta reacción, se forman cristales que obstruyen la transmisión de estímulos hidráulicos desde la superficie del diente hacia la pulpa. Una parte muy importante del precipitado que se obtiene así se disuelve en una semana, pero el diámetro de los túbulos dentinales se queda más pequeño que antes del tratamiento. Los efectos a largo plazo del tratamiento están todavía por confirmar (3, 12, 13). Se han obtenido resultados más permanentes con ferrooxalato (6%) que con otros tratamientos con oxalato (14). Sin embargo, al menos un informe de investigación ha encontrado disoluciones de sal de mesa ácida más eficaces que el oxalato contra la hipersensibilidad dental.

Los productos basados en polímeros plásticos (resinas, adhesivos de dentina) y cianoacrilato bloquean de manera eficaz los túbulos dentinales (15). Al menos durante un período de tiempo corto, eliminan el dolor y protegen la pulpa de la irritación inmediata. Sin embargo, estas sustancias no pueden considerarse biológicas, puesto que no conducen a un proceso de curación natural ni a la mineralización de los túbulos dentinales. También se ha hallado que los adhesivos de dentina son muy alergénicos. Sin embargo, el blanco más importante de su efecto alergénico lo constituye el personal que se ocupa del cuidado dental. Además, se ha encontrado que los compuestos de acrilato, metacrilato y cianoacrilato son irritantes, así como genotóxicos y carcinogénicos, tanto en experimentos con animales como en estudios de cultivos celulares. Los ``baños'' o cubiertas basados en plástico forman también una superficie que retiene los microbios en el área de la unión encía-diente, que conduce con facilidad a la reaparición o recurrencia del trastorno recientemente tratado. En consecuencia, no puede considerarse que merezca la pena el uso de los adhesivos de dentina, especialmente en pacientes periodontales. Al considerar los materiales para empastes, se ha propuesto también el cemento ionómero de vidrio para el tratamiento de la hipersensibilidad dental (11). Las ventajas del cemento ionómero de vidrio son sus propiedades de ligar la dentina y de eliminar el fluoruro. En la práctica, el cemento ionómero de vidrio es difícil de usar, especialmente en el tratamiento de la dentina muy expuesta. Sin embargo, es adecuado para el tratamiento de lesiones de abrasión claramente definidas y relativamente profundas que se encuentran claramente por encima del margen de la encía.

Las publicaciones más antiguas proponen que los túbulos dentinales se deberían obstruir utilizando nitrato de plata. Los resultados de usar esta sustancia han sido muy variables. Además, el nitrato de plata es un agente que mancha mucho. También se ha propuesto el tratamiento de las superficies de la raíz primero con cloruro de zinc y luego con ferrocianuro potásico. El tratamiento produce un precipitado protector sobre la superficie de un diente. Se ha informado que los resultados son satisfactorios. Sin embargo, el agente es tóxico, si se ingiere por error.

También se ha propuesto el uso del láser de NdYAG como un nuevo enfoque potencial para el cierre u obstrucción de los túbulos dentinales. Los resultados preliminares obtenidos con este tratamiento son prometedores. Todavía deben confirmarse el mecanismo de funcionamiento del tratamiento, la permanencia del tratamiento y sus posibles efectos adversos sobre la pulpa.

La heterogeneidad de los tratamientos posibles presentados en lo que precede proporciona una buena imagen de las opciones realistas de un dentista real en el tratamiento eficaz de la hipersensibilidad dental. Incluso después de varios años de experimentos, ninguna de las opciones ofrecidas ha demostrado ser mejor que cualquiera de las otras, y, en consecuencia, un método de tratamiento predominante. Algo común a todos los métodos ofrecidos es que ninguno de ellos se dirige de forma deliberada a producir un compuesto basado en apatita (Ca_{10}(PO_{4})_{6}X_{2}, donde X es o un hidroxilo o flúor) para cerrar los túbulos dentinales, que es el elegido por la naturaleza. Generalmente, el objetivo ha sido producir cualquier tipo de precipitado para bloquear los túbulos dentinales tan rápidamente como se pueda (3, 16, 17). Ninguno de los métodos de tratamiento probados se ha dirigido a contribuir al propio proceso de cristalización, mediante la adición simultánea de calcio y/o fosfato, que participan de forma esencial en la formación de los precipitados/cristales. Por lo tanto, en segundo plano de los resultados parcialmente contradictorios comunicados puede estar la disponibilidad de estos iones esenciales durante el corto período de tratamiento. Por otra parte, algunos de estos tratamientos han buscado resultados a través de los efectos acumulativos de las aplicaciones de corto plazo (por ejemplo, pastas de dientes y disoluciones de remineralización). Una excepción de estos conceptos de tratamiento es el uso de las preparaciones que contienen flúor, aunque su efecto no se basa en aumentar la disponibilidad de calcio o fosfato sobre el área a tratar.

En el documento de patente WO 91/17777 se describe una composición de vidrio bioactivo con ácido hialurónico particulado, inyectable, útil para la reparación, reconstrucción, sustitución, aumento o reconfiguración de estructuras anatómicas de hueso duro o tejido blando, por ejemplo el canal de la raíz del diente, las fundas de la pulpa de diente, restauración dental, cuya composición de vidrio comprende por ejemplo SiO_{2}, CaO y P_{2}O_{5}.

En el documento de patente EP 0511868 se describe una composición endurecedora para uso médico o dental que comprende, por ejemplo, fosfato de calcio.

En el documento de patente GB 2257438 se describe una composición sol-gel que contiene éster silícico hidrolizable para producir barnices o revestimientos para, por ejemplo, sellar túbulos.

El propósito de la presente invención es mineralizar túbulos de dentina.

Los elementos característicos de esta invención se presentan en las reivindicaciones independientes.

La preparación para uso en la presente invención comprende una fase de vidrio, que es un vidrio que contiene sílice bioactiva en la forma de una pasta, suspensión o disolución en un líquido fisiológicamente adecuado, o aglutinada con un vehículo adecuado fisiológicamente como fibrinógeno o quitina.

En lo que sigue, el término ``vidrio que contiene sílice bioactiva'' se refiere a un material que comprende óxido de Si u hidróxido de Si, que permite la formación y movimiento de los grupos Si-OH. El vidrio que contiene sílice bioactiva, puede ser, por ejemplo: 1) vidrio bioactivo, que se refiere a una mezcla de óxido de Si u hidróxido de Si con uno o más de los elementos que siguen: sodio, potasio, calcio, magnesio, boro, titanio, aluminio, nitrógeno, fósforo y flúor; 2) silicato de sodio tipo de vidrio de agua; 3) gel de sílice, esto es, hidróxido de Si; 4) una disolución que comprende grupos Si-OH; 5) gel de sílice que comprende Ca, P o 6) hidroxiapatita que comprende óxido de Si o hidróxido de Si. Es esencial que el vidrio que contiene sílice bioactiva permita la formación y movimiento de los iones calcio y fosfato.

La figura 5 ilustra un diagrama de fase ternario del área bioactiva de ciertas mezclas de óxidos. Además de SiO_{2}, CaO y Na_{2}O, la mezcla puede contener, por supuesto, óxidos junto con los elementos mencionados en el párrafo precedente. Algunas de las composiciones de vidrio bioactivo típicas se presentan en la tabla 1.

TABLA 1 Composición (en % en peso) de algunos tipos, 1-10, de vidrios bioactivos.

Vidrio	Tipo	Na_{2}O	CaO	P_{2}O	B_{2}O_{3}	Al_{2}O_{3}	SiO_{2}
1	S57.5P5	16,00	18,00	5,00	3,00	0,50	57,50
2	S56P6	19,00	16,00	6,00	1,50	1,50	56,00
3	S51P7	20,00	17,00	7,00	3,00	2,00	51,00
4	S53P4	23,00	20,00	4,00	0,00	0,00	53,00
5	S45P7	24,00	22,00	7,00	2,00	0,00	45,00
6	S52P8	25,00	12,00	8,00	0,50	2,50	52,00
8	S38P8	27,00	23,00	8,00	1,00	3,00	38,00
9	S48P2	28,00	19,00	2,00	1,50	1,50	48,00
10	S55.5P4	29,00	11,00	4,00	0,00	0,50	55,50

El vidrio que contiene sílice bioactiva se usa en la preparación en forma de un polvo suspendido en un líquido fisiológicamente adecuado o aglutinado con un vehículo fisiológicamente adecuado. La preparación debería estar suficientemente húmeda de manera que se mantengan las interacciones químicas entre la fase de vidrio y la dentina.

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La fase de vidrio de la preparación para uso en la presente invención puede consistir en óxido de Si o hidróxido de Si, como el gel de sílice. Además, la fase de vidrio puede incluir uno o más de los elementos siguientes: Na, K, Al, B, N, Mg, Ti o F.

La composición adecuada de una fase de vidrio sería como sigue:

SiO_{2} o gel de sílice	1-100%
CaO	hasta 40%
P_{2}O_{5}	hasta 60%
Na_{2}O	0-45%
K_{2}O	0-45%
MgO	0-40%

Aunque el gel de sílice o los tipos de vidrio al agua de vidrios de silicato que contienen álcalis pueden inducir la mineralización de la dentina con ayuda del calcio y el fosfato que se hallan presentes en los fluidos corporales, es aconsejable usar tales composiciones de vidrio bioactivo que comprenden calcio y fosfato. Alternativamente, se pueden añadir fuentes que contengan calcio o fosfato, como un polvo cerámico.

Son agentes aglutinantes adecuados, por ejemplo, el fibrinógeno o la quitina.

La preparación puede comprender también sustancias que promuevan la cristalización, como TiO_{2}. Los agentes que fomentan la cristalización son aquellos agentes que contribuyen a la formación de un cristal o que ayudan a aumentar su tamaño.

La preparación se coloca en contacto con la superficie de un diente, en la bolsa periodontal, en una caries perforada o en una superficie pulida o cualquier otra superficie dentinal expuesta, cubriendo el área local o ampliamente con dicha preparación. Luego, la preparación se puede cubrir con un relleno protector, cemento o con cualquier otro método correspondiente que evite el desplazamiento de la preparación. La figura 6 presenta la aplicación de una preparación sobre la superficie de dentina.

Unas pocas realizaciones de la invención se presentan en los siguientes párrafos:

Cuando se hace un empaste temporal, es posible mineralizar (esclerotizar) los túbulos de dentina, rellenando el fondo del hueco de la caries limpio con el vidrio que contiene sílice bioactiva (figura 7), según el método presentado en esta invención. La capa de tejido duro que queda será reforzada y se reduce la posible irritación de la pulpa causada por el empaste permanente o su preparación. En otros términos, la capa de tejido reforzado con el método descrito en esta invención sirve también como una capa aislante. En los casos en que la capa de dentina es muy delgada o no existe, el vidrio actúa como una superficie bioactiva que favorece la formación de dentina secundaria. Además, la dentina bien mineralizada es más resistente a los nuevos ataques de caries que la dentina menos mineralizada.

La erosión de un diente se refiere a un fenómeno en el cual la superficie de un diente se disuelve por ácidos que no son producidos por bacterias, como en el caso de las caries. Tales ácidos entran en la boca si los jugos gástricos ascienden con frecuencia a la cavidad oral (por ejemplo eructos ácidos y bulimia). Esto puede suceder, por ejemplo, en el caso de acidez o ardor (úlcera), si se comen muchos frutos ácidos o se bebe vino ácido o bebidas deportivas. En tales situaciones la superficie de un diente se erosiona rápidamente (figura 8) y el diente se hace hipersensible. Tratando la dolencia primaria y las superficies de acuerdo con el método de la presente invención, se obtienen dos ventajas: se elimina la hipersensibilidad y la dentina se hace más resistente a los nuevos ataques ácidos, debido a su mayor grado de mineralización. Puesto que la esclerotización de la dentina refuerza el diente frente al desgaste mecánico, la preparación de esta invención se puede usar también para tratar otros tipos de daños de desgaste, por ejemplo, los causados por hábitos erróneos de cepillado de dientes.

En los dientes que necesitan tratamiento del canal de la raíz, la pulpa está muerta y, casi siempre, infectada, lo que produce como resultado la destrucción del hueso que rodea el ápice de la raíz del diente. Es posible mantener funcional esta clase de dientes, con el tratamiento adecuado. Sin embargo, el diente es más frágil que un diente sano y se agrieta e incluso se rompe con facilidad. Es posible mineralizar los túbulos de dentina y reforzar el diente, rellenando el canal de la raíz vacío temporalmente con la pasta/suspensión de vidrio de esta invención, antes del empaste final (figura 9). Al mismo tiempo, el método crea un ambiente favorable para el proceso de curación del hueso en el ápice de la raíz.

En las prótesis de corona (o fundas), se recorta o tornea un diente dándole forma de columna cónica, en cuya parte superior o cumbre se ajusta una corona. Durante el proceso de recorte, se deja la descubierto un número enorme de túbulos dentinales, lo cual produce como resultado unos dientes muy sensibles hasta que el trabajo se termina completamente. Los dientes recortados se cubren con coronas provisionales durante el proceso. Las coronas temporales se pueden fijar en su sitio utilizando una pasta que contiene vidrio de sílice bioactiva como agente ligante (Figura 10). Las ventajas son las mismas que con las restauraciones. La columna se hace más fuerte, los problemas de hipersensibilidad desaparecen y, cuando el proceso se ha terminado, la dentina de los bordes de la prótesis de corona es menos susceptible a las caries.

El efecto clínico obtenido se basa, en primer lugar, en el hecho de que la preparación induce la cristalización de la apatita en los túbulos dentinales de un diente; y, en segundo lugar, en que estimula la formación de dentina como resultado de la inducción de la actividad odontoblástica.

Desde el punto de vista de la acción deseada, es preferible mantener las altas concentraciones de iones fosfato y calcio en las cercanías de los túbulos dentinales suficiente tiempo para determinar que los iones se difundan en los túbulos tan profundamente como sea posible. La precipitación/cristalización real se induce mediante un factor, denominado nucleador, que disminuye la barrera de energía que evita la formación de cristales y que inicia el proceso de cerrado o taponado natural de los túbulos dentinales. En la presente invención, el nucleador, así como los iones que contribuyen a la composición del precipitado y al tamaño del cristal se llevan o conducen desde el exterior manteniendo en contacto con el diente el vidrio que contiene sílice activa.

Nucleación

La mineralización como fenómeno biológico es compleja y difícil de controlar. Con el fin de comprender su mecanismo fundamental, la mineralización es objeto de estudio profundo y continuo. Una de los rasgos o características básicos de la mineralización es que, aunque los fluidos de los tejidos y del suero sanguíneo son disoluciones sobresaturadas, con respecto al calcio y al fosfato, la cristalización espontánea no tiene lugar en los tejidos. De este modo, por ejemplo, el fluido tisular u otras disoluciones con concentraciones equivalentes de calcio y fosfato, se pueden mantener en un tubo de ensayo durante un tiempo interminablemente largo sin que se produzca ninguna formación de cristales. Si entonces se añade un cristal diminuto de hidroxiapatita en el tubo de ensayo, el cristal comienza a crecer a expensas del calcio y del fosfato existente en la disolución. La cristalización no se inicia sin ayuda debido a que la condensación de los grupos o racimos de iones (clusters), que es el prerrequisito para la formación de un núcleo del cristal, necesita energía, como ocurre generalmente con las reacciones químicas. Cruzar el umbral necesita condiciones especiales, y/o un factor externo (nucleador).

En principio, la iniciación de la cristalización, esto es, la formación de un núcleo de cristal, puede ser fomentada de tres formas:

1) Se puede aumentar la cantidad de iones inorgánicos, de tal modo que se forme un cierto número crítico de clusters de iones local y simultáneamente en un pequeño espacio. En estas condiciones, se puede traspasar el umbral de energía que evita la condensación de cualquiera de los clusters de iones. Los núcleos de cristal formados desarrollan la cristalización ya sea aumentando de tamaño ellos mismos o actuando como nucleadores para los otros clusters de iones todavía lábiles que están a su alrededor (nucleación secundaria). Si la formación de cristales se inicia según se ha descrito en el párrafo anterior, se denomina nucleación homogénica.

2) Con la presencia de un factor (nucleador) que disminuya el umbral de energía que evita la formación de un núcleo de cristal, no es necesario aumentar la concentración de iones. Si la formación de cristales se inicia con ayuda de un nucleador externo, se denomina nucleador heterogénico.

3) Hay también agentes que elevan el umbral de energía; por eso evitan la formación de un núcleo de cristal. Uno de los mejor conocidos de estos agentes es el pirofosfato. En consecuencia, la eliminación o inactivación de tal inhibidor que actúa localmente puede ayudar a la mineralización.

Una vez que se ha formado el núcleo del cristal, éste continúa creciendo, de modo que nuevos iones se difunden continuamente desde la disolución sobre la superficie del cristal. En un ambiente biológico normal, la mineralización de tejido conectivo implica también actividad celular. La célula construye un marco o armazón de mineralización formado por la matriz extracelular. Al menos al principio del proceso de mineralización, se pueden ver sobre las superficies de las células que forman tejido duro pequeñas estructuras que revisten la membrana (vesículas de matriz). Las vesículas contienen lípidos ligantes del calcio y fosfatasa alcalina. Se piensa que son específicamente estas condiciones las que son especialmente favorables para la formación de los primeros núcleos de cristales. Una vez que el núcleo del cristal se ha formado, la vesícula estalla y el cristal abandona el interior de la célula y se convierte en un bloque constructivo para el tejido duro. Puesto que estas vesículas aparecen solamente al principio de la formación del tejido duro, está claro que debe haber también otros mecanismos que conducen a la mineralización de un tejido. De hecho, la matriz extracelular contiene bastantes moléculas orgánicas que pueden actuar como nucleadores, al menos in vitro. Entre estas moléculas se incluyen, por ejemplo, osteonectina, fosfoproteínas, colágeno, fosfolípidos aniónicos y compuestos que contienen azufre como condroitinsulfato y ceratansulfato.

La fosfatasa alcalina siempre se encuentra donde se forman tejidos duros. Su papel en la formación de tejido duro no está completamente claro. Sin embargo, es obvio que es una enzima que en medio alcalino participa tanto en la hidrolización de diferentes compuestos orgánicos como en la liberación de iones fosfato.

La dentina intratubular no contiene un armazón de mineralización real (matriz orgánica). Este se manifiesta cuando se preparan muestras de diente desmineralizado y los túbulos dentinales aparecen huecos en aquellos sitios que se rellenaron con dentina intratubular. La situación parece ser justamente la contraria, debido a que se sabe que los odontoblastos y/o sus procesos responden a ciertos estímulos y son capaces, al menos en cierto grado, de acelerar la formación de la dentina intratubular protectora. También es posible, sin embargo, que el estímulo primario no estimule la actividad celular, pero que sea suficiente para iniciar la degeneración de una célula. En consecuencia, partes de una célula que se está degenerando pueden actuar como nucleadores. El último caso es, al menos en parte, indicador de un fenómeno patológico. La tercera alternativa es que ciertos componentes del tejido tisular que fluyen en el interior de los túbulos dentinales actúen como nucleadores. Este tipo de situación se crea, por ejemplo, cuando se elimina la capa de cemento de la superficie de la raíz durante el tratamiento de la periodontitis y los túbulos dentinales quedan desprotegidos como una superficie semejante a una herida con conexiones abiertas a la pulpa de la raíz.

La sílice como nucleador

La disolución de sílice a partir del tipo de vidrio empleado en los ejemplos es mínima cuando el pH de la superficie es inferior a 9. Por encima de este valor, su disolución aumenta significativamente, y es dominante cuando el pH supera 9,5. Un rasgo característico del vidrio activo es que, puesto que aumenta el pH en sus alrededores, sus moléculas

\hbox{Si(OH) _{4} }

comienzan a disolverse. Resulta claro que, cuando se usan tamaños de gránulo pequeños en un espacio de reacción limitado, el pH se hace bastante alto lo que, a su vez, da como resultado una abundante liberación de sílice. En un medio ambiente biológico, la sílice se extiende y dispersa también por los tejidos.

La capa Ca,P que precipita sobre la superficie del vidrio es rica en sílice sobre toda el área de precipitación. Esto hace pensar que la sílice tiene un papel activo en la formación del precipitado. Debido a que la sílice se extiende por los tejidos, puede actuar también allí como un nucleador. Por otra parte, en muchos sistemas orgánicos, en los cuales el vidrio es uno de los componentes, la capacidad del colágeno para actuar como nucleador para los cristales de apatita es importante.

Cuando el vidrio toma contacto con, por ejemplo, los fluidos corporales, las reacciones en la superficie del vidrio son inducidas por un rápido intercambio iónico, puesto que los iones hidrógeno y los iones H_{3}O^{+} de los fluidos corporales se difunden sobre la superficie del vidrio, y, a su vez, los iones alcalinos Na^{+} y K^{+} se liberan del vidrio. La red formada por los enlaces Si-O-Si del vidrio se rompe, pero, si el pH está por debajo de 9,5, puede repolimerizarse inmediatamente en un capa tipo gel, rica en sílice, sobre la superficie del vidrio. Sin embargo, en tal situación, la sílice se disuelve siempre también. Si el pH está por encima de 9,5, la disolución es completa. El pH del líquido que está alrededor tiene un fuerte efecto sobre el intercambio de iones. Contenidos de sílice bajos en el vidrio y estructuras abiertas formadas por la red de átomos de silicio fomentan el intercambio rápido de iones. Los iones calcio y fosfato del vidrio se difunden a través de la capa rica en sílice y primero forman una capa amorfa de fosfato de calcio sobre la parte superior de la capa rica en sílice. Estas reacciones se inician en unos pocos minutos cuando se pone en contacto el vidrio con el líquido. A lo largo de los siguientes días, las capas rica en sílice y de fosfato de calcio se hacen gradualmente más espesas. Al mismo tiempo, el fosfato de calcio amorfo comienza a cristalizar en forma de apatita. La capa de apatita formada es rica en sílice. Esto es una prueba indirecta de que, en un sistema inorgánico formado por vidrio y líquido, es la sílice quien actúa como nucleador para la formación del cristal. Las reacciones mencionadas en la descripción precedente que ocurren sobre la superficie de un vidrio bioactivo se ilustran en la Figura 11.

La presente invención se describe con más detalle en los ejemplos siguientes.

Ejemplo 1

Se mezclaron en las proporciones deseadas SiO_{2} (arena belga), Na_{2}CO_{3}, CaCO_{3} y CaHPO_{4}H_{2}O y se echaron en un crisol de platino. El crisol se colocó en un horno a 1360ºC. Después de tres horas, se sacó el crisol del horno y la composición fundida se echó en agua limpia. La composición del vidrio triturado resultante era equivalente a la composición número 4 de la tabla 1 (S53P4). El vidrio se sacó del agua inmediatamente y se enjuagó con alcohol. El vidrio se molió o machacó hasta obtener un polvo fino en un molino de bolas y se tamizó. Se recogieron las partículas de tamaño inferior a 45 micrómetros, para su uso posterior. El polvo de vidrio producido se usó en la preparación descrita en la presente invención como sigue: el polvo de vidrio (1,2 g) se suspendió en agua (0,4 g) antes de su aplicación sobre la superficie de la raíz de un diente.

Ejemplo 2

Se preparó el polvo de vidrio (S45P7) cuya composición era equivalente a la del número 5 de la tabla 1. Se emplearon en la preparación las mismas materias primas y los mismos métodos que en el ejemplo 1, con una excepción: el tiempo de fusión fue de 2,5 horas a 1340ºC. El polvo de vidrio preparado se suspendió en una disolución salina fisiológica antes de usarse.

Ejemplo 3

Se preparó polvo de vidrio de silicato sódico según el método descrito en los ejemplos 1-2. Como materias primas se usaron SiO_{2} y Na_{2}CO_{3} y el vidrio se fundió durante 3 horas a 1350ºC. El polvo de vidrio preparado se suspendió en agua antes de usarse.

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Ejemplo 4 Experimento clínico preliminar

Participaron en el experimento 6 personas (5 mujeres y 1 hombre), con una edad promedio de 51 años. Cuatro sujetos habían sido sometidos recientemente a cirugía con eliminación de tejido periodontal. Todos ellos padecían de dentina delicada e hipersensible. Se trató un total de 19 dientes. Se mezcló un polvo de vidrio bioactivo (S53P4; tabla 1; tamaño de partícula máximo 45 \mum) con una disolución salina fisiológica para formar una suspensión/pasta, inmediatamente antes de su uso, como se describe en el ejemplo 1. Se lavaron y secaron cuidadosamente las zonas a tratar con la preparación. La pasta se extendió sobre la zona con una almohadilla de espuma, hasta formar una capa bastante espesa. La zona se cubrió con un relleno quirúrgico (Coe-Pak, marca registrada de GC AMERICAN INC., Illinois, U.S.) durante una semana. Para evaluar la reducción del dolor, se utilizaron las sensaciones subjetivas de dolor de los pacientes, medidas utilizando una escala analógica visual (VAS, por sus siglas en inglés), inmediatamente después del período de tratamiento. Se provocó el dolor utilizando un chorro de aire y arañando o rascando con una sonda. El grado de dolor se midió como dolor fuerte en un extremo de la escala y como ausencia de dolor en el otro extremo.

Resultados

La figura 12 muestra la estimación subjetiva de dolor después del tratamiento inicial. Para todos los pacientes, el dolor prácticamente desapareció del todo después de un único tratamiento. El tratamiento se repitió para dos sujetos, después de lo cual ninguno de los pacientes experimentó dolor cuando la superficie de los dientes se sondeó o se sopló con aire. Una paciente volvió después de tres meses para un chequeo post-control. Ella no experimentó más hipersensibilidad.

Ejemplo 5

Se cultivaron, sobre un sustrato de vidrio bioactivo, S53P4, pequeñas muestras extraídas de la encía, en relación con operaciones de dientes expuestos o descubiertos, realizadas en pacientes jóvenes. Generalmente se encontró que las muestras de tejido crecieron bien sobre la superficie del vidrio y que la técnica de cultivo de tejidos era adecuada para estudiar las reacciones entre el vidrio bioactivo y diferentes tipos de tejido blando. Las ventajas de los cultivos de tejido son que es posible estudiar las reacciones de ambos tejidos, epitelial y conectivo, simultáneamente. Cuando se examinaron las muestras al microscopio electrónico, se descubrió que las células epiteliales habían formado una unión orgánica, esto es, hemidesmosomas, y una estructura semejante a la lámina basal, contra la superficie del vidrio.

Este experimento, publicado previamente (18), mostró que el tejido epitelial acepta el vidrio bioactivo y se adhiere a él.

Ejemplo 6 Precipitaciones de CaP encontradas en tejido conectivo cultivado in vitro

El cultivo de tejido se realizó según se describe en el ejemplo 5.

La tinción von Kossa, que tiñe las sales de calcio, reveló precipitación de Ca-P que se extendía desde la superficie del vidrio hacia la parte profunda del tejido conectivo, cuando se examinó al microscopio óptico. El análisis de la muestra con un microscopio electrónico de barrido confirma el hallazgo histológico: fibrillas de colágeno del tejido conectivo están atrapadas dentro de la capa de apatita que crece sobre la superficie del vidrio (figuras 13 y 14).

El análisis elemental de las muestras demuestra también que los iones Si se difunden hacia la parte profunda del tejido conectivo.

Ejemplo 7 Experimentos in vitro sobre dentina descalcificada

Se cortó en láminas de 200 \mum de espesor un diente extraído y se trató con ácido clorhídrico para disolver los componentes inorgánicos. Los túbulos dentinales se abrieron, puesto que se disolvió la dentina intratubular altamente mineralizada. La matriz que quedó era blanda y contenía colágeno casi puro del tipo I, el mismo que, por ejemplo, el tejido conectivo de la mucosa oral. Utilizando la técnica de cultivo de tejidos descrita en el ejemplo 5, la dentina se incubó durante 5 días en el cultivo. No se encontró que el vidrio (S53P4) y el colágeno se adhirieran entre sí, pero cuando la muestra de colágeno se dobló manualmente, se notó rígida, como la sección de dentina antes del tratamiento ácido. Cuando se estudió al microscopio óptico, se descubrió que la sección se había remineralizado a la profundidad de 100-150 \mum. Los túbulos dentinales cercanos a la superficie del vidrio resultaron completamente mineralizados (figuras 15 y 16).

Este experimento demuestra que el vidrio que contiene sílice bioactiva actúa como un vehículo que puede utilizarse para mineralizar estructuras de colágeno y cerrar los túbulos dentinales de la dentina. El experimento muestra claramente que es posible reforzar el tejido del diente con la preparación según la presente invención, cuando se utiliza asociada a la terapia del canal de la raíz y al empaste del diente. El experimento muestra, además, que con ayuda de la preparación de la presente invención, es posible endurecer colágeno y preparar un agente adecuado para un sucedáneo de hueso o para otro tipo de preparación que pueda implantarse en tejidos vivos.

Ejemplo 8 Experimentos in vivo en ratas

Se prepararon defectos de hueso periodontal experimentales palatalmente junto a los molares de las mandíbulas superiores de ratas. A un lado de la mandíbula se aplicó polvo de vidrio bioactivo (composición = S53P4 de la tabla 1) (tamaño de gránulo 250-315 \mum) mezclado con una disolución salina; el otro lado de la mandíbula sirvió como control. Se dejó que actuara el vidrio bioactivo durante 3 semanas, para iniciar el proceso de curación del defecto del hueso. El tejido blando pareció ser similar en ambos lados: experimental y de control. El epitelio se readhirió sobre la superficie del diente y el tejido conectivo no mostró infiltración de células inflamatorias. Se encontró que el material era biocompatible en esta situación.

Este experimento demostró la compatibilidad con el tejido del material in vivo.

Lista de referencias

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2. Kontturi-Närhi V. Dentine hypersensitivity-factors related to the occurrence of pain symptoms. Thesis 1993.

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18. Tuominen U.I. et al., Bioceramics Vol. 6, 1993, pp.151-156.

Claims

1. Uso de un vidrio que contiene sílice bioactiva, que incluye iones calcio y fosfato, o que incluye fuentes que proporcionan calcio y fosfato, para la fabricación de una preparación para mineralizar túbulos de dentina.

2. El uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio que contiene sílice bioactiva se usa en forma de polvo, pasta, suspensión o disolución con un liquido adecuado fisiológicamente o aglutinado con un vehículo fisiológicamente adecuado.

3. El uso según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho aglutinante adecuado fisiológicamente es fibrinógeno o quitina.

4. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha preparación comprende un agente que promueve el crecimiento de cristales en el tejido diana.

5. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho vidrio

-: es óxido de Si u hidróxido de Si, como el gel de sílice, o

-: comprende además uno o más de los elementos siguientes: Na, K, Mg, B, Ti, Al, N o F, o

-: es una disolución que comprende grupos Si-OH.

6. El uso según la reivindicación 5, caracterizado porque la composición del vidrio es como sigue:

SiO_{2} o gel de Si 1-100% CaO hasta 40% P_{2}O_{5} hasta 60% Na_{2}O 0-45% K_{2}O 0-45% MgO 0-40%

7. El uso según la reivindicación 5, caracterizado porque la composición del vidrio es como sigue: SiO_{2} 53%, CaO 20%, P_{2}O_{5} 4% y Na_{2}O 23%.

8. El uso según la reivindicación 5, caracterizado porque la composición del vidrio es como sigue: SiO_{2} 45%, CaO 22%, P_{2}O_{5} 7% y Na_{2}O 24% y B_{2}O_{3} 2%.

9. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha preparación comprende polvo cerámico.