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Los materiales a base de metacrilato se utilizan habitualmente en cementos óseos y resinas dentales. Sin embargo, tienen altas tasas de falla ya que sufren daños dentro de los diez años, lo que afecta la calidad de vida de los pacientes y aumenta los costos de atención médica.
![Buena biocompatibilidad para nanocápsulas con aplicaciones sanitarias](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39638_16624730219624462.jpg)
Estudio: Nanocápsulas biocompatibles para resinas dentales autorreparables y cementos óseos. Crédito: Alex Mit/Shutterstock.com
Aunque la sustitución de los materiales a base de metacrilato por resinas autorreparables y cemento óseo podría aumentar la longevidad, reducir los costes y mejorar los resultados de los pacientes, la aplicabilidad práctica de estos materiales es limitada debido a su baja potencia y toxicidad. Un artículo publicado en la revista ACS Omega abordó este problema mediante el desarrollo de un sistema de autocuración basado en nanocápsulas duales.
Se sintetizaron dos nanocápsulas a base de poliuretano (PU): una cápsula iniciadora que contenía peróxido de benzoílo e hidroxitolueno butilado y una cápsula monomérica que contenía dimetacrilato de trietilenglicol.
Las resinas que contenían estas nanocápsulas se sometieron a pruebas de tensión hasta el fallo, seguidas del ensamblaje de las superficies fracturadas. El 33% de las muestras se autorrepararon y pudieron recargarse para realizar pruebas en tensión. Se sugirió que las cápsulas y sus componentes fueran biocompatibles con las líneas celulares Caco-2. en vivo Compatibilidad de las nanocápsulas fabricadas.
Nanocápsulas como materiales de autorreparación
Los materiales de autorreparación pueden curar materiales y restaurar sus propiedades originales cuando se dañan por efectos térmicos, mecánicos y balísticos. Pocos materiales poseen esta capacidad de autorreparación, que es una propiedad valiosa cuando se diseñan sistemas porque extiende efectivamente la vida útil del producto y tiene atributos económicos y de seguridad humana deseables.
Estos materiales autorreparadores podrían ser útiles en sistemas a base de metacrilato, incluyendo resinas dentales y cemento óseo. El aflojamiento aséptico del cemento óseo a través de la formación de grietas puede desencadenar inflamación y reabsorción ósea que requieren una costosa intervención quirúrgica. Aunque los plásticos dentales modernos previenen cualquier impacto ambiental y de salud del mercurio, su poca durabilidad, que conduce al fracaso del implante dentro de los diez años, ha aumentado el costo de la atención dental.
Las nanocápsulas son estructuras esféricas huecas con dimensiones en el rango submicrométrico. Tales nanocápsulas pueden acomodar grandes cantidades de moléculas huésped en su dominio central vacío. Estos materiales podrían ser útiles en aplicaciones en los campos de la química biológica, la síntesis y la catálisis.
Se han propuesto nanocápsulas poliméricas con una variedad de aplicaciones, como B. Recipientes de reacción sellados, portadores de fármacos, cubiertas protectoras para células o enzimas, vectores de transfección en terapia génica, sistemas portadores en catálisis heterogénea, dispersantes de colorantes o como materiales para eliminar residuos de contaminación.
Las nanocápsulas a base de metacrilato se implementan fácilmente por sus propiedades de autorreparación tanto en resinas dentales como en cemento óseo debido a sus partículas de relleno que mejoran las propiedades mecánicas del material. Inicialmente, las nanocápsulas solo actúan como un relleno adicional. Sin embargo, cuando una grieta se propaga a través del material, se fractura y, por acción capilar, libera componentes en la grieta que luego se polimerizan para reparar la matriz.
Nanocápsulas biocompatibles con poderes de autorreparación
Se planteó la hipótesis de que las nanocápsulas se someten a un sólido proceso de autorreparación que afecta menos a las propiedades mecánicas que las partículas más grandes. Por lo tanto, el presente trabajo tuvo como objetivo investigar sistemas de nanocápsulas simples y dobles basados en PU y componentes no tóxicos.
La influencia de las nanocápsulas simples y dobles preparadas en el proceso de autorreparación de las resinas de metacrilato se determinó mediante la síntesis de nanocápsulas de PU que encapsulaban el iniciador o el monómero. Además, las pruebas mecánicas y el análisis de biocompatibilidad han determinado la viabilidad del sistema como aditivo autorreparador para cementos óseos y resinas dentales.
El monómero utilizado aquí fue TEGDMA con una vida útil prolongada y una capacidad de polimerización rápida. Se esperaba que el fluido curativo tuviera una viscosidad baja para poder fluir y llenar las grietas de la resina. Por lo tanto, TEGDMA se utilizó anteriormente como monómero dental.
Aquí, el uso de hidroxitolueno butilado (BHT) junto con peróxido de bencilo (BPO) evitó la formación de radicales libres antes de su liberación de la cápsula. El componente iniciador basado en BPO y BHT aumentó la estabilidad del sistema de autorreparación basado en dos cápsulas.
La ruptura de nanocápsulas fue un hallazgo importante del presente trabajo, ya que su ruptura fue la base para el proceso de autocuración. Mientras que una cubierta demasiado gruesa no permitiría que la cápsula se rompiera, una cubierta demasiado delgada daría como resultado nanocápsulas frágiles.
Conclusión
En general, se incrustó una nanocápsula de PU que encapsulaba el monómero TEGDMA en una resina epoxi. Estas resinas incrustadas se compararon con sus contrapartes vacías para determinar los efectos de las nanocápsulas de monómero en las propiedades mecánicas de la resina.
Una comparación del módulo elástico, el límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura mostró que la resina sin encapsulación de monómero era más resistente que la resina con encapsulación de monómero. Las nanocápsulas monoméricas se rompieron durante la ruptura de la resina, lo que demuestra el efecto autorreparador de las nanocápsulas en las resinas.
Además, la ruptura prematura de resinas en el tracto gastrointestinal no provocó ningún efecto adverso en el paciente, lo que indica la biocompatibilidad del sistema de autorreparación desarrollado. Además, se observó un bajo nivel de capacidad de autorreparación en las resinas con nanocápsulas monoméricas, BPO sin encapsular y las resinas con nanocápsulas monoméricas y cápsulas iniciadoras.
Relación
Menichheim, S. y otros. (2022). Nanocápsulas biocompatibles para resinas dentales autorreparables y cementos óseos. ACS Omega. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.2c02080
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