Existen diversas propiedades inherentes a los materiales cerámicos tales como su estabilidad química y su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión, alta dureza, resistencia al desgaste en aplicaciones donde hay articulación de superficies (como ocurre por ejemplo en implantes de cadera y rodilla) y baja fricción, que justifican su idoneidad para el reemplazo de articulaciones y en otras aplicaciones ortopédicas. Estas características, junto con otras tales como la posibilidad de obtener materiales con distintos grados de porosidad, sus cualidades estéticas modulables o su durabilidad, hacen de las cerámicas una tipología de material de alto interés en medicina. Concretamente, en el caso que nos ocupa, los materiales cerámicos presentan importantes aplicaciones en odontología, especialmente en tratamientos de ortodoncia, prótesis e implantes.
En estas áreas se hace especial distinción entre dos tipologías de materiales cerámicos: cerámicas y porcelanas. Esta distinción obedece a un criterio puramente estructural. Así, se consideran cerámicas a los materiales de naturaleza puramente cristalina (ej. Al2O3 y ZrO2), es decir, con un ordenamiento tridimensional de sus átomos constituyentes, mientras que, en el caso de las porcelanas, se trata de materiales que alternan una matriz vítrea o desordenada con otras fases cristalinas presentes en el seno de la misma. Sin embargo, cabe mencionar que no es raro el uso indistinto de ambos términos en este campo y habitualmente ambos conceptos se engloban en el término cerámicas.
En el caso de las cerámicas cristalinas, destacan notablemente las circonas (ZrO2) por su elevada tenacidad. Con respecto a esto, resulta especialmente interesante el mecanismo de refuerzo que muestra la circona parcialmente estabilizada (PSZ) con MgO (8% molar), cuya adición genera una microestructura metaestable de matriz cúbica con gránulos tetragonales. Este fenómeno descubierto por Garvie en 1975 consiste en que la PSZ, ante una zona de alto estrés mecánico como es la punta de una grieta, experimenta una transformación de fase cristalina, de forma tetragonal a monoclínica, adquiriendo un volumen mayor. De este modo, se aumenta localmente la resistencia y se evita la propagación de la fractura.
Como ocurre con cualquier material compuesto, las porcelanas empleadas en odontología exhiben una combinación de propiedades resultante de los diferentes tipos de materiales que las integran, además de la microestructura del composite resultante. Así, la matriz vítrea desempeña principalmente funciones estéticas, mientras que las fases cristalinas aportan resistencia mecánica y modulan propiedades ópticas tales como opalescencia, color y opacidad. Con respecto a esto y a diferencia de los materiales metálicos antiguamente empleados en restauraciones dentales, las porcelanas permiten la transmisión de luz a través del cuerpo del diente, logrando un mayor mimetismo con el resto de las piezas dentales. Evidentemente, resulta fundamental ajustar de forma minuciosa todos y cada uno de estos componentes con el fin de que el material resultante cumpla todos los requisitos, tanto funcionales como estéticos.
La composición química de las porcelanas de uso dental se basa, en líneas generales, en feldespato, que al fundir genera la fase vítrea, cuarzo como fase cristalina y caolín que confiere plasticidad a la mezcla. Además, se incorporan pigmentos con fines estéticos para lograr distintas tonalidades, así como elementos de refuerzo como microcristales de leucita (un aluminosilicato potásico de fórmula K(Si2Al)O6), disilicato de litio y ortofosfato de litio que aumentan notablemente la resistencia a la fractura.
En cuanto al procesado de estos materiales, se emplean, además del modelado tradicional y sinterización, técnicas como el slip-casting (colada de barbotina), el prensado en caliente, así como la más empleada actualmente: la tecnología CAD-CAM (siglas en inglés de computer-aided design y computer-aided manufacturing respectivamente).
En la actualidad se dispone de un amplio espectro de materiales cerámicos con propiedades y aplicaciones muy diferentes en función de su composición química, microestructura y tecnología de procesado. Por todo esto, la selección del tipo de material más adecuado para una determinada aplicación clínica requiere del análisis en profundidad de un conjunto complejo de variables tales como resistencia a la fractura, precisión de ajuste, cualidades estéticas o la supervivencia clínica.
Imagen: Microestructura de una porcelana feldespática reforzada
Fuente: Materials