SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.27 issue2COMPARISON OF THE SHEAR BOND STRENGTH OF CERAMIC COATING AND ZIRCONIA SURFACE WITH AND WITHOUT MODIFICATIONSORTHODONTIC TOOTH MOVEMENT IN IMMATURE APICES. A SYSTEMATIC REVIEW author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

Related links

  • On index processCited by Google
  • Have no similar articlesSimilars in SciELO
  • On index processSimilars in Google

Share


Revista Facultad de Odontología Universidad de Antioquia

Print version ISSN 0121-246X

Rev Fac Odontol Univ Antioq vol.27 no.2 Medellín Jan./July 2016

https://doi.org/10.17533/udea.rfo.v27n2a6 

Articles

DESCRIPCIÓN DE LOS CAMBIOS MACROSCÓPICOS DE DISCOS DE RESINA COMPUESTA SOMETIDOS A ALTAS TEMPERATURAS CON FINES FORENSES2

Carlos Arcos1  ** 

Juan David Díaz1 

Kenny Canencio1 

Diana Rodríguez1 

Carlos Viveros1 

Jonathan Vega1 

Wilmer Sepúlveda2 

Gustavo Sinisterra2 

Freddy Moreno3 

1 Dentistry students, Universidad del Valle (Cali, Colombia).

2 Professor at Universidad del Valle. School of Dentistry (Cali, Colombia).

3 Professor at Pontificia Universidad Javeriana. School of Health Sciences (Cali, Colombia), Professor at Universidad del Valle School of Dentistry (Cali, Colombia).


RESUMEN

Introducción:

el objetivo del presente estudio fué estudiar el comportamiento de 375 discos elaborados en resina compuesta de cinco sistemas comerciales (Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®, Z350 3M-ESPE®, Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®) y cinco colores (A1, A2, A3, A3.5 y B2) al ser sometidos a la acción de altas temperaturas (200, 400, 600, 800 y 1000 °C), con el propósito de establecer parámetros que se puedan aplicar a los métodos de identificación odontológica forense para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados o incinerados.

Métodos:

estudio descriptivo de naturaleza pseudoexperimental in vitro que describe los cambios físicos macroscópicos en la superficie de los discos de resina compuesta sometidos a altas temperaturas.

Resultados:

la resina compuesta presenta gran resistencia a las altas temperaturas, sin variar considerablemente su macroestructura. Dichos cambios físicos característicos y repetitivos, como estabilidad dimensional, textura, color, fisuras y grietas, fractura y estallido ocurren en rangos de temperatura específicos en los discos de cada marca comercial.

Conclusiones:

la descripción del comportamiento a la acción de las altas temperaturas de la resina compuesta puede guiar el proceso de identificación de un individuo cuyo cuerpo haya sido sometido a la acción del fuego durante el cotejo ante-postmortem. La información in vitro obtenida en este estudio demuestra que la descripción de las restauraciones realizadas en resina compuesta resulta de gran utilidad para documentar la necropsia médico-legal para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados e incinerados.

Palabras clave: ciencias forenses; odontología forense; resinas compuestas; temperatura alta

ABSTRACT

Introduction:

the objective of this study was to analyze the behavior of 375 composite resin disks of five commercial systems (Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®, Z350 3M-ESPE®, Brilliant NG Coltene-Whaledent®and TPH3 Dentsply®) and five colors (A1, A2, A3, A3.5 and B2) when subjected to the action of high temperatures (200, 400, 600, 800 and 1000° C), in order to establish parameters to be implemented in methods of forensic dental identification in the case of burned, charred, or incinerated corpses or human remains.

Methods:

a descriptive pseudoexperimental in vitro study describing the macroscopic physical changes on the surface of composite resin disks subjected to high temperatures.

Results:

composite resin is highly resistant to high temperatures with no significant changes in macrostructure. These characteristic repetitive physical changes, such as dimensional stability, texture, color, fissures and cracks, fracture and shattering occur in specific temperature ranges in disks of different manufacturers.

Conclusions:

describing the behavior of composite resin in the presence of high temperatures can help guide the process of identification of individuals whose bodies have been subjected to the action of fire during the ante-post mortem comparisons. The in vitro information obtained in this study shows that the description of composite resin restorations is useful in forensic autopsy in the case of burned, charred, or incinerated corpses or human remains.

Key words: forensic sciences; forensic dentistry; composite resins; high temperature

INTRODUCCIÓN

La identificación de las personas fallecidas se constituye en un derecho fundamental de los seres humanos, debido a que todos los individuos tienen una identidad en vida que debe ser constatada fehacientemente al momento de la muerte, con fines sociales, culturales, religiosos, judiciales, legales y económicos. En las sociedades civilizadas, la vida jurídica se adquiere con el registro civil de nacimiento y el fin de la misma se hace constar con el certificado de defunción, razón por la cual es muy importante verificar la identidad de los cadáveres o restos humanos 1)(2.

En la investigación científico-criminalística de la muerte, el trabajo durante la documentación de la necropsia médico-legal debe incluir la recolección, el análisis, la clasificación y la interpretación de información por parte de investigadores judiciales, fiscales y peritos forenses, dentro de los cuales se encuentra el odontólogo, ya que el examen minucioso de los tejidos blandos y mineralizados -incluidos los dientes- que conforman el sistema estomatognático brinda evidencia física que contribuye a establecer la identidad de una persona 3)(4. Sin embargo, este proceso puede verse obstaculizado debido al estado de conservación de los restos humanos por los diferentes fenómenos cadavéricos o por los eventos ante, peri y postmortem asociados a la causa de muerte. Uno de estos eventos que desafía la pericia técnica, académica y científica de las ciencias forenses es el caso de los individuos quemados, carbonizados o incinerados, en quienes el reconocimiento visual se dificulta por las alteraciones faciales, porque las huellas digitales no se pueden recuperar debido al estado de los pulpejos de los dedos y porque la obtención de secuencias de extensión suficiente de ácido desoxirribonucleico (ADN) resulta poco probable 5)(6.

Debido a que la identificación positiva de una persona requiere la coincidencia fehaciente de las características físicas postmortem con los registros de esas mismas características antemortem, los dientes y los materiales empleados en los tratamientos odontológicos se constituyen en una fuente fundamental para obtener información, debido a la propiedad de soportar altas temperaturas 7)(8)(9)(10, y a la protección relativa que le confieren los tejidos periorales, la musculatura facial, los huesos maxilares y la mandíbula, los tejidos periodontales y la lengua 11.

Es por ello, y al considerar la clasificación en categorías de las quemaduras corporales (1. Quemaduras superficiales, 2. Áreas de la epidermis destruidas, 3. Destrucción de la epidermis y dermis y de las áreas de necrosis en tejidos subyacentes, 4. Destrucción total de la piel y tejidos profundos y 5. Restos cremados)12, que los odontólogos son llamados a asistir y guiar la identificación de individuos en las tres últimas categorías, mediante la comparación de los registros postmortem con la historia clínica odontológica antemortem. Por lo general, estas comparaciones o cotejos se realizan a partir de tratamientos odontológicos como restauraciones protésicas y obturaciones, dada la gran resistencia que tienen los tejidos dentales y los materiales de uso odontológico -incluidas las obturaciones realizadas con resinas compuestas-5)(13)(14)(15. En general, al ser sometidos a altas temperaturas, los materiales de uso odontológico (incluidas las resinas compuestas) pueden sufrir cambios en color, textura, fisuras y grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido.

De esta forma, luego de realizar el registro odontológico postmortem de un cadáver o de restos humanos, y al contar con pruebas indiciarias que sugieran la posible identidad de los mismos, se procede a obtener las historias clínicas odontológicas que se consideren para realizar el cotejo dental ante-postmortem, lo cual, de acuerdo con la American Board of Forensic Odontology 16, y sustentado por leyes nacionales e internacionales, permite establecer la identidad positiva (coincidencia total), posible (compatibilidad), insuficiente (información disponible inadecuada) y exclusiva (incoherencia e incompatibilidad) en determinado caso 17)(18.

Las resinas compuestas son biomateriales de uso odontológico empleados en los procedimientos de restauración dental. Consisten en una mezcla de resinas polimerizables (componente orgánico) mezcladas con partículas de rellenos inorgánicos (componente inorgánico) y los elementos para unirlos 19. Los componentes de las resinas compuestas se distribuyen, de forma general (los porcentajes cambian en cada marca comercial), de la siguiente manera: 1. Matriz de resina constituida por dimetacrilatos hidrofóbicos de alto peso molecular (Bis-GMA -bisfenol-a-glicidil metacrilato-) y de bajo peso molecular (TEGDMA -trietilenglicol dimetacrilato- y UDMA -dimetacrilato de uretano-) y monometacrilatos (IBOMA -isobornil metacrilato- y THFMA -tetrahidrofurfuril metacrilato-); 2. Inhibidores de la polimerización, como el MEHQ (4-metoxifenol); 3. Estabilizadores del color, como benzofenonas, benzotriazoles y fenilsalicilato, que absorben la luz ultravioleta; 4. Partículas de relleno de 0,04 micras (microrrelleno) a más de 100 micras (macrorrelleno), que proporcionan estabilidad dimensional a la matriz de resina (reducen la contracción de polimerización, disminuyen el coeficiente de expansión térmica y aumentan la dureza), como cuarzo cristalino, sílice coloidal, silicato de litio y aluminio, silicato de aluminio de bario, silicato de estroncio y aluminio; 5. Opacificadores, como bario, estroncio, zinc, zirconio e iterbio; 6. Agentes bifuncionales de acoplamiento o de adhesión que unen la matriz de resina a las partículas de relleno, como agentes epoxi, vinilo y silanos (vinil-trietoxi silano o metacriloxipropil-trimetoxi silano); 7. Iniciadores de la polimerización, como el peróxido de benzoilo activado por calor, las aminas terciarias (activadas químicamente) y las canforoquinonas (activadas por luz ultravioleta); y 8. Pigmentos que permiten obtener el color semejante de los dientes, como los óxidos orgánicos (fluoruro de bario)20)(21.

En este estudio se emplearon cinco sistemas comerciales (Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®, Z350 3M-ESPE®, Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®) de uso extendido en el contexto clínico-odontológico en todo el mundo. Debido a sus propiedades biológicas, físicas y estéticas, a su relativo bajo costo y a su fácil manipulación, las resinas compuestas se han convertido en el biomaterial restaurador ideal para devolver las características morfo-funcionales a los tejidos dentales mineralizados que resultaron alterados. Del mismo modo, se emplearon los cinco colores (A1, A2, A3, A3.5 y B2) de resina compuesta que con mayor frecuencia se usan en las restauraciones estéticas 22)(23. Dado que el uso de las resinas compuestas como material restaurador de cavidades dentales -respecto a la amalgama dental- ha ido en aumento en las últimas décadas 24, que estas cumplen un papel fundamental en los procesos de identificación forense para obtener un mayor número de marcadores coincidentes durante los cotejos antemortempostmortem 25, y que tienen una alta resistencia a las altas temperaturas 7)(8)(9)(10, el propósito de este estudio fue establecer parámetros in vitro sobre el comportamiento de cinco sistemas comerciales de resina compuesta a altas temperaturas, que le permitan al perito forense determinar que efectivamente se trata de una resina compuesta y no de otro material de uso odontológico a partir de los cambios específicos macroestructurales en cada rango de temperatura, los cuales se podrán constituir en marcadores fehacientes que eventualmente contribuyan con el proceso de identificación odontológica forense para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados o incinerados.

MATERIALES Y MÉTODOS

Este es un estudio descriptivo de naturaleza pseudoexperimental in vitro, que analizó, mediante estereomicroscopía, el comportamiento de 375 discos elaborados en cinco sistemas comerciales de resina compuesta (Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®, Z350 3M-ESPE®, Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®) sometidos a altas temperaturas (200, 400, 600, 800 y 1000 °C). Para todos los sistemas se emplearon cinco colores (A1, A2, A3, A3.5 y B2), excepto para Brilliant NG Coltene-Whaledent®(dentina -A1/B1, A2/B2, A3/D3 y A3.5/B3- y esmalte -A2/B2-).

Elaboración de los discos en resina compuesta

Se empleó una matriz de aluminio, láminas de acetato y losetas de vidrio, para elaborar cinco discos simultáneamente, cada uno de diez milímetros de diámetro por cuatro milímetros de espesor. Para elaborar cada disco se empacó la resina compuesta (sistema comercial y color específicos) mediante técnica por incrementos oblicuos de 2,5 milímetros que fueron polimerizados -cada incremento- por 40 segundos con una lámpara de fotopolimerización (Spectrum 800®Dentsply®) con un ajuste de potencia normal recomendado de 550 mW/cm2 -sugerido por el fabricante y verificado al momento de elaborar cada disco en el radiómetro que trae incorporado la lámpara- hasta obturar por completo las cavidades de la matriz. Si bien los discos no fueron pulidos, la capa inhibida fue retirada con una mota de algodón humedecida con agua y piedra pómez. Una vez finalizada la fase de polimerización, los discos fueron retirados de la matriz.

Manejo y conservación de la muestra

Una vez elaborados los discos en resina compuesta, cada uno de ellos fue depositado de forma individual en un recipiente plástico opaco y mantenido a humedad relativa y temperatura ambiente (28 °C). Antes de la aplicación de las altas temperaturas, a cada uno de los discos se le tomó una fotografía digital con un estereomicroscopio digital Leuchtturm® de 1,3 megapixeles a 15X. Los discos fueron distribuidos en cada uno de los seis grupos (un grupo control -temperatura ambiente- conformado por 75 discos, y cinco grupos de intervención -sometidos a altas temperaturas- con 375 discos en total) de acuerdo a los sistemas comerciales, al color y a los rangos de temperatura (Tabla 1).

Aplicación de altas temperaturas

Este procedimiento se hizo con base en el protocolo técnico y científico establecido en el Departamento de Odontoestomatología de la Universidad de Pavia (Italia)7) y con base en los estudios realizados en la Escuela de Odontología de la Universidad del Valle (Colombia)9.

Tabla 1 Distribución de la muestra 

El modelo in vitro planteado en este estudio se realiza en un horno y no en flama directa, teniendo en cuenta que en los diferentes reportes de la literatura la temperatura máxima alcanzada es de 1000 °C -si bien algunos reportes han elevado la temperatura hasta 1200 °C 7, no se reportan diferencias significativas respecto a los 1000 °C-, pico que se alcanza entre los 25 y 30 m, para luego mantenerse aproximadamente entre los 500 °C hasta que se consume todo el oxígeno o todo el material orgánico es reducido a carbón (carbonización) o a compuestos de calcio, fosfatos, sílice u otros oligoelementos (incineración). Además, este "efecto de mufla", in situ, es lo que comparativamente harían los tejidos periorales, la musculatura facial, el tejido óseo y los tejidos dentales y periodontales 11.

Los discos de resina compuesta del grupo de intervención, correspondientes a cada rango de temperatura, se colocaron en bandejas individuales de revestimiento refractario (Cera-Fina®Whipmix®) para facilitar su manipulación y se sometieron al calor directo dentro de un horno tipo mufla (Thomas Benchtop Thermolyne®) previamente calibrado a cinco diferentes rangos de temperatura (200, 400, 600, 800 y 1000 °C) con una tasa de ascenso de 10 °C por minuto desde una temperatura inicial de 28 °C hasta alcanzar cada una de las temperaturas propuestas. Por ejemplo, se introdujeron los tres discos del sistema Z100 3M-ESPE®color A1, cada uno en su respectiva bandeja, en un rango de temperatura de 28 a 200 °C, se dejó enfriar el horno hasta la temperatura ambiente y se procedió a extraer las bandejas con los discos. Luego se introdujeron los tres discos del sistema Z100 3M-ESPE®color A2, cada uno en su respectiva bandeja, en un rango de temperatura de 28 a 400 °C, se dejó enfriar el horno de nuevo hasta la temperatura ambiente y se procedió a sacar las bandejas con los discos. Este proceso se repitió sucesivamente para los discos de cada sistema comercial y de cada color para los rangos de temperatura de 600, 800 y 1000 °C.

Observación de la muestra

Antes de realizar la descripción del comportamiento de los discos de resina compuesta de los cinco sistemas comerciales sometidos a altas temperaturas, dos de los autores recibieron entrenamiento en la observación de los cambios a partir del grupo control (teniendo en cuenta las variables color -color propio de cada resina, pardo, negro, gris y blanco tiza-, textura -rugosidad y porosidad-, fisuras y grietas -aspecto craquelado superficial-, fracturas -pérdida de la solución de continuidad del disco-, estabilidad dimensional -aumento de tamaño- y estallido -fragmentación-) para controlar sesgos y lograr la unificación de los criterios de observación. En este sentido, se estimó el grado de fiabilidad mediante la prueba Kappa en el software Stata®versión 6,0, cuyo resultado determinó la estandarización intraobservador (0,91 y 0,91) e interobservador (0,88 y 0,93) para los dos observadores respectivamente.

Análisis estadístico

A través del software IBM SPSS Statistics®, versión 22,0, se hizo análisis de frecuencias para determinar la frecuencia relativa (%) de los cambios macroscópicos en la muestra. Las variables que se tuvieron en cuenta fueron temperatura, color, textura, fisuras y grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido.

RESULTADOS

Los cinco sistemas comerciales de resina compuesta (Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®, Z350 3M-ESPE®, Brilliant NG Coltene-Whaledent® y TPH3 Dentsply®) tuvieron un comportamiento muy similar en cada rango de temperatura (Tabla 2). A 15X (Figura 1, Figura 2, Figura 3, Figura 4 y Figura 5), se logró observar cambios macroscópicos superficiales en el color, textura, fisuras y grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido de los discos de resina compuesta al ser sometidos a la acción de altas temperaturas. Cabe anotar que cada figura corresponde a un sistema comercial de resina compuesta; la primera columna corresponde a los discos del grupo control que no fueron sometidos a altas temperaturas y, a partir de esta, de izquierda a derecha, cada columna corresponde a los rangos de temperaturas, desde 200 hasta 1000°C. De igual forma, las filas corresponden a los tonos de color, siendo la primera A1 y enseguida, de arriba abajo, A2, A3, A3.5 y B2; excepto para el sistema Brilliant NG Coltene- Whaledent® cuyos tonos, desde la primera columna de arriba abajo, son dentina -A1/B1, A2/B2, A3/D3 y A3.5/B3- y esmalte -A2/B2-.

Tabla 2 Frecuencia de los cambios de los discos de resina compuesta sometidos a altas temperaturas 

Figura 1 Discos de resina compuesta Z100 3M-ESPE® sometidos a altas temperaturas observados a 50X 

Figura 2 Discos de resina compuesta Z250 3M-ESPE® sometidos a altas temperaturas observados a 50X 

Figura 3 Discos de resina compuesta Z350 3M-ESPE® sometidos a altas temperaturas observados a 50X 

Figura 4 Discos de resina compuesta Brilliant NG Coltene-Whaledent® sometidos a altas temperaturas observados a 50X 

Figura 5 Discos de resina compuesta TPH3 Dentsply® sometidos a altas temperaturas observados a 50X 

En términos generales, a los 200 °C todos los sistemas de resina compuesta se comportaron de igual forma, siendo características la pérdida de brillo y la visibilidad de vetas blancas; a los 400 °C los discos se tornan pardos por el inicio de la combustión de la matriz orgánica, se observan vetas pardas y se pueden apreciar fisuras superficiales y grietas poco profundas; a los 600 °C los discos se observan negros por combustión de la matriz orgánica, se observan vetas blancas y se puede apreciar un aumento en el patrón de fisuras superficiales y grietas profundas asociadas a la expansión térmica inicial, que, en el caso del sistema TPH3 Dentsply®, ocasionaron el estallido de los discos; a los 800 °C los discos se observaron opacos y de color gris por incineración de la matriz orgánica, la superficie adquirió un aspecto craquelado por el aumento del patrón de fisuras superficiales, algunos de los discos se fragmentaron por la formación de grietas profundas, la forma de los discos se vio alterada por la contracción dimensional y, en el caso del sistema TPH3 Dentsply®, los discos resultaron estallados; finalmente, a los 1000 °C los discos se observaron opacos y de color blanco por incineración de la matriz orgánica, la superficie mantuvo el aspecto craquelado por el aumento del patrón de fisuras superficiales, algunos de los discos se fragmentaron por la formación de grietas profundas, la forma de los discos se vio alterada por la contracción dimensional y, en el caso del sistema TPH3 Dentsply®, los discos cambiaron notablemente su forma por la expansión térmica y adquirieron un aspecto de esponja por la cantidad de poros superficiales y perforaciones profundas.

DISCUSIÓN

Antes de iniciar la discusión sobre el comportamiento de los discos de resina compuesta sometidos a altas temperaturas, se debe comprender la distribución de los componentes (clasificación de acuerdo al tamaño de las partículas de relleno) de los sistemas comerciales tenidos en cuenta en este estudio. Las partículas de relleno son las encargadas de reducir la contracción de polimerización, la sorción acuosa y el coeficiente de expansión térmica de la matriz de resina, aumentando la resistencia a la tracción, a la comprensión y a la abrasión, además del módulo de elasticidad 20)(21. Mediante diferentes procesos de fabricación, estas partículas de relleno se pueden elaborar de diferentes tamaños: micropartículas desde las 0,04 micras y macropartículas a partir de 100 micras y más 26.

En este estudio se emplearon cinco sistemas de resinas compuestas: 1. Z100 3M-ESPE®, que corresponde a una resina compuesta multipropósito microhíbrida cuya matriz orgánica se encuentra compuesta de Bis-GMA y TEGDMA, y cuyo componente inorgánico corresponde a partículas de relleno de zirconio tratadas con silano (agente de acoplamiento) de 0,6 micras de tamaño promedio (0,01 a 3,5 micras); 2. Z250 3M-ESPE®es un sistema restaurador universal microhíbrido con una matriz orgánica compuesta de Bis-GMA, TEGDMA y UDMA, y con un componente inorgánico de zirconio tratado con silano (agente de acoplamiento) de 0,6 micras de tamaño promedio (0,01 a 3,5 micras); 3. Z350 3M-ESPE®, que corresponde a un sistema restaurador universal nanohíbrido con una matriz orgánica compuesta de Bis-GMA, TEGDMA, UDMA y PEGDMA, y con un componente inorgánico de partículas de relleno de sílica de 20 nanómetros, zirconia de 4 a 11 nanómetros y conglomerados de zirconio tratado con silano (agente de acoplamiento) de 20 nanómetros; 4. Brilliant NG Coltene-Whaledent®es una resina compuesta universal microhíbrida cuya matriz orgánica se encuentra compuesta de diferentes metacrilatos y con un componente inorgánico de partículas de relleno de sílica amorfa de 0,6 micras de tamaño promedio (0,01 a 2,5 micras); y 5. TPH3 Dentsply®que es un sistema restaurador universal nanohíbrido con una matriz orgánica compuesta de Bis-GMA, TEGDMA y Bis-EMA, y con un componente inorgánico de partículas de relleno de silicato de aluminio, silicato de bario, silicato de boro y fluoruro de bario de 0,1 micras y conglomerados de sílice de 15 nanómetros de tamaño promedio (10 a 20 nanómetros)21)(22.

Una vez explicada la composición de los sistemas comerciales de las resinas compuestas, la discusión se concentrará en las variables tenidas en cuenta en este estudio, es decir, los cambios en color, textura, fisuras y grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido.

De acuerdo a lo observado, los cambios en el color de los discos de resina compuesta se pueden asociar a los diferentes niveles de combustión de la matriz orgánica en la medida que aumenta la temperatura. A los 200 °C, respecto al grupo control, los discos pierden brillo debido a la combustión superficial asociada a la persistencia de radicales libres de la capa inhibida producidos durante la polimerización (generalmente de peróxidos)27. A los 400 y 600 °C, los discos se tornan inicialmente pardos y luego negros debido a la carbonización de la matriz orgánica y se observan vetas, inicialmente pardas y luego blancas, que fueron asociadas a la manipulación de la resina compuesta y a las marcas de los instrumentos durante la elaboración de los discos. Si bien las casas comerciales de los sistemas de resina compuesta no determinan un punto de fusión específico, se debe tener en cuenta que temperaturas de hasta 100 °C son necesarias para que los monómeros se fusionen entre sí y conformen cadenas poliméricas, en un proceso conocido como polimerización térmica o termocurado.19) Los monómeros de mayor uso en los sistemas comerciales de resinas compuestas (Bis-GMA, Bis-EMA, TEGDMA y UDMA) empiezan a volatilizarse desde los 125 °C 28, hasta alcanzar su punto de fusión a los 200 °C 21. Ya a los 800 y 1000 °C los discos se observan grises y blancos respectivamente, y se tornan opacos por incineración de la matriz orgánica, exceptuando los discos de los sistemas Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®, que se observan brillantes y con manchas negras aisladas asociadas a un mayor contenido de matriz orgánica. Por tanto, respecto al color, en este estudio se observan los mismos cambios reportados por Merlati y colaboradores 7, Moreno y colaboradores 9) y Vásquez y colaboradores 29, en los cuales ha sido posible determinar la temperatura a la que estuvieron sometidos los discos de resina con el cambio de color superficial de los mismos, asociado a los diferentes niveles de combustión inicial, carbonización e incineración de la matriz orgánica. Sin embargo, no es posible determinar diferencias entre los cinco sistemas comerciales, así como en los colores tenidos en cuenta en este estudio.

Para el caso de la textura, cabe resaltar que los discos de resina compuesta no fueron pulidos una vez terminado el proceso de polimerización, por lo que la naturaleza tersa de su superficie fue conferida por las tiras de acetato que los cubrieron dentro de la matriz durante la polimerización final de acuerdo al protocolo. Así, desde los 400 °C se hicieron visibles pigmentaciones irregulares asociadas a las producidas por los instrumentos durante la elaboración de los discos mediante la técnica de incrementos oblicuos, lo que da como resultado un aspecto veteado, el cual, conforme aumenta la temperatura, pasa de un color pardo (carbonización) a uno blanco (incineración) hasta desvanecerse a los 800 °C. Otro aspecto fundamental que se debe tener en cuenta es que, desde los 800 °C (desde los 600°C para el caso del sistema TPH3 Dentsply®), la superficie de los discos presenta una red de fisuras que le da un aspecto craquelado a la superficie, el cual puede estar interrumpido por fisuras y grietas más profundas o por la fractura y fragmentación del disco. A los 1000 °C los discos de los sistemas Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®se observan derretidos, porosos y con perforaciones profundas. Con la excepción de esta última característica, Merlati et al 7, Moreno et al 9) y Vásquez et al 29) reportaron los mismos aspectos en la textura de las resinas compuestas.

Básicamente, y en la medida en que aumenta la temperatura, los sistemas de resina compuesta experimentan dos reacciones: la primera se da entre los 600 y 800 °C, y consiste en la expansión térmica de los discos, evidente en las superficies convexas, asociada a la carbonización de la matriz orgánica por evaporación de los componentes, lo que genera espacios entre las partículas de relleno, el patrón de fisuras que produce el aspecto craquelado y las grietas poco profundas producto del choque térmico. La segunda se da a los 1000 °C y consiste en una contracción térmica como resultado de la incineración de la matriz orgánica, lo que ocasiona que las partículas de relleno se reagrupen y produzcan reducción de tamaño de los discos, grietas profundas, fracturas cohesivas y fragmentación de acuerdo al nivel de incineración. Estos fenómenos, descritos por Merlati y colaboradores 7, Moreno y colaboradores 9) y Vásquez y colaboradores 29, en obturaciones dentales realizadas en resinas compuestas, ocurren en todos los discos excepto en los sistemas comerciales Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®, en los que los discos se observan derretidos, porosos y con perforaciones profundas, lo que sugiere que los polímeros de la matriz orgánica no son incinerados del todo sino que llegan a su límite de fundición y alcanzan el punto de ebullición, para luego, una vez disminuida la temperatura, solidificarse y configurar el aspecto descrito.

Tal como se explicó en el punto anterior, los discos de resina compuesta inicialmente se expanden y luego se contraen debido al choque térmico. En los sistemas comerciales Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®y Z350 3M-ESPE®, estos cambios en la estabilidad dimensional no lograron fragmentar los discos más allá de la aparición de una red de fisuras superficiales y grietas profundas. Esta gran resistencia a la acción de las altas temperaturas se puede asociar a la composición de las resinas compuestas. Los tres sistemas comerciales son clasificados como híbridos debido a que tienen partículas de diferentes tamaños sin sobrepasar las 0,6 micras. De igual forma, el contenido de partículas de relleno es mayor que el contenido de la matriz polimérica (Z100 3M-ESPE®66%, Z250 3M-ESPE®72,5% y Z350 3M-ESPE®78,5%)21)(22, de tal forma que, cuando esta se sinteriza y se fusiona, no se disminuye el volumen del disco como para afectar su solidez estructural 30. Para el caso de los sistemas comerciales Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®, los cambios desde los 600 °C son dramáticos, ya que se observa una fragmentación superficial con pérdida de continuidad del material (fallas cohesivas) asociadas a un menor contenido de matriz orgánica, a un menor contenido de partículas de relleno, que para el sistema TPH3 Dentsply®es de 58%, y a un tamaño de partícula del orden de los nanómetros. Respecto al sistema Brilliant NG Coltene-Whaledent®, la cantidad de partículas de relleno es del 65% del volumen y se encuentran representadas por partículas de sílica amorfa, la cual es mucho más soluble que la presentación cristalina por su estructura porosa, lo que supone que, al aumentar la temperatura, las partículas de relleno se precipitan sobre una matriz orgánica fundida alterando la forma original. Moreno y colaboradores9 y Vásquez y colaboradores 29, en sus estudios, explican que este fenómeno inicial de expansión térmica y la posterior contracción térmica ocasiona el cambio en la estabilidad, las fracturas, la fragmentación de las obturaciones en resina compuesta, así como su posterior desalojo de la cavidad dental, que es notorio entre los 600 y 1000 °C.

La estrategia de combinar las propiedades de los componentes orgánicos e inorgánicos ha permitido optimizar las propiedades físicas de las resinas compuestas; dos de ellas son las características refractarias -para adaptarse a los diferentes cambios de temperatura de la cavidad oral y de los alimentos sin alterar la estabilidad dimensional- y la resistencia a la carga -mediante una fase mineral de refuerzo-, ambas conferidas por diferentes materiales inorgánicos de relleno como serían el sílice y el zirconio 31.

Para el caso de este estudio, los sistemas de resina compuesta Z100 3M-ESPE®y Z250 3M-ESPE®emplean zirconio como material de relleno, y Z350 3M-ESPE®emplea zirconio y sílice; mientras que Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®usan únicamente sílice. De esta forma, de acuerdo a los puntos de fusión de estos dos componentes (1700 °C para la sílice y 1900 °C para el zirconio), la matriz orgánica se altera mucho más rápido que la matriz inorgánica en la medida en que sube la temperatura; y de acuerdo a la cantidad de partículas de relleno, los dos últimos sistemas tienen mayor proporción de matriz orgánica, de allí que se deformen al ser sometidos a temperaturas elevadas.

CONCLUSIONES

Los discos de resina compuesta de los sistemas comerciales tenidos en cuenta en este estudio presentaron cambios en la textura, fisuras, grietas y fracturas de acuerdo al rango de temperatura al que fueron sometidos. Respecto a la estabilidad dimensional y estallido, se observaron diferencias en el comportamiento de los discos con base en la clasificación de las resinas compuestas de acuerdo al tamaño y al tratamiento de las partículas de relleno; de esta forma, los sistemas Z100 3M-ESPE®, Z250 3M-ESPE®y Z350 3M-ESPE®mantuvieron la integridad estructural aun cuando la superficie presentaba fisuras, grietas profundas o fractura del disco, mientras que los sistemas Brilliant NG Coltene-Whaledent®y TPH3 Dentsply®cambiaron notablemente su aspecto.

Para el caso de la observación cualitativa del color, todos los sistemas comerciales se comportaron de igual forma, resaltando que la opacidad (200 °C), el color marrón (400 °C), el color negro (600 °C), el color gris (800 °C) y el color blanco (800 y 1000°C) se pueden asociar a los diferentes niveles de combustión inicial, carbonización e incineración de la matriz orgánica; sin embargo, no fue posible determinar diferencias por el cambio de color entre los sistemas comerciales, así como no se evidenciaron diferencias entre los tonos de resina compuesta.

Finalmente, al asociar los cambios de color con el comportamiento macroestructural de los discos de resina compuesta, será posible identificar el tipo de material de uso odontológico en el que fue elaborada determinada restauración dental, lo cual resulta fundamental al momento de realizar el cotejo ante-postmortem durante los procesos de identificación odontológica forense para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados o incinerados. De igual forma, dichos cambios permitirán estimar la temperatura a la cual estuvo sometida una obturación elaborada en resina compuesta, lo cual es útil para la documentación de la necropsia médico-legal.

Se recomienda realizar análisis espectrométrico de los diferentes sistemas comerciales para cuantificar el color, realizar espectrometría de masa para identificar el comportamiento de los componentes moleculares de la matriz orgánica y las partículas de microrrelleno, y observar en microscopía electrónica de barrido los cambios microestructurales que explican los cambios macroscópicos (textura, fisuras y grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido) de los discos de resina compuesta.

CONFLICTO DE INTERÉS

Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés.

AGRADECIMIENTOS

Esta investigación fue financiada por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad del Valle (Cali, Colombia) a través de la Convocatoria Interna para la Conformación del Banco de Proyectos de Investigación, 2013

REFERENCES

1. Rothwell BR. Principles of dental identification. Dent Clin North Am 2001; 45(2): 253-270. [ Links ]

2. Orjuela CE. Odontología forense. En Téllez NR, editor, Medicina forense: manual integrado. Santa Fe de Bogotá: Universidad Nacional de Colombia; 2002. pp. 361-366. [ Links ]

3. Avon SL. Forensic odontology: the roles and responsibilities of the dentist. J Can Dent Assoc 2004; 70(7): 453-458. [ Links ]

4. Fonseca GM, Salgadi G, Cantín M. Lenguaje odontológico forense e identificación: obstáculos por falta de estándares. Rev Esp Med Legal 2011; 37(4): 162-168. [ Links ]

5. Sweet D. Why a dentist for identification? Dent Clin North Am 2001; 45(2): 237-251. [ Links ]

6. Williams D, Lewis M, Franzen T, Lissett V, Adams C, Whittaker D et al. Sex determination by PCR analysis of DNA extracted from incinerated, deciduous teeth. Sci Justice 2004; 44(2): 89-94. [ Links ]

7. Merlati G, Danesino P, Savio C, Fassina G, Osculati A, Menghini P. Observations on dental prostheses and restorations subjected to high temperatures: experimental studies to aid identification processes. J Forensic Odontostomatol 2002; 20(2): 17-24. [ Links ]

8. Merlati G, Savio C, Danesino P, Fassina G, Menghini P. Further study of restored and un-restored teeth subjected to high temperatures. J Forensic Odontostomatol 2004; 22(2): 34-39. [ Links ]

9. Moreno S, León M, Marín L, Moreno F. Comportamiento in vitro de los tejidos dentales y de algunos materiales de obturación dental sometidos a altas temperaturas con fines forenses. Colomb Med 2008; 39 (Supl 1): 28-46. [ Links ]

10. Moreno S, Merlati G, Marín L, Savio C, Moreno F. Effects of high temperatures on different dental restorative systems: experimental study to aid identification processes. J Forensic Dent Sci 2009; 1(1): 17-23. [ Links ]

11. Delattre VF. Burned beyond recognition: systematic approach to the dental identification of charred human remains. J Forensic Sci 2000; 45(3): 589-596. [ Links ]

12. Norrlander AL. Burned and incinerated remains. En: Bowers CM, Bell GL (editores). Manual of Forensic Odontology. 3 ed. Colorado Springs: American Society of Forensic Odontology; 1997. 16-18. [ Links ]

13. Delattre VF, Stimson PG. Self-assessment of the forensic value of dental records. J Forensic Sci 1999; 44(5): 906- 909. [ Links ]

14. Pretty IA, Sweet D. A look at forensic dentistry. Part 1: The role of teeth in the determination of human identity. Br Dental J 2001; 190(7): 359-366. [ Links ]

15. Hemasathya BA, Balagopal S. A study of composite restorations as a tool in forensic identification. J Forensic Dent Sci 2013; 5(1): 35-41. [ Links ]

16. American Board of Forensic Odontology ABFO. Body identification guidelines. J Am Dent Assoc 1994; 125(9): 1244-1254. [ Links ]

17. Marín NL, Moreno F. Odontología forense: identificación odontológica, reporte de casos. Rev Estomat 2003: 11(2): 41-49. [ Links ]

18. Marín L, Moreno F. Odontología forense: identificación odontológica de cadáveres quemados. Reporte de dos casos. Rev Estomat 2004: 12(2): 57-70. [ Links ]

19. Rodríguez G, Douglas R, Pereira S, Natalie A. Evolución y tendencias actuales en resinas compuestas. Acta Odontol Venez 2008; 46(3): 381-392. [ Links ]

20. Craig RG. Materiales de odontología restauradora. 10 ed. Madrid: Harcourt Brace, 1998. [ Links ]

21. Phillips AK. Ciencia de los materiales dentales. 11 ed. Madrid: Elsevier, 2004. [ Links ]

22. Byeong-Hoon C, Yong-Keun L. A shade guide model based on the color distribution of natural teeth. Col Res Appl 2007; 32(4): 278-283. [ Links ]

23. Dental Advisor Biomaterials Research Center. Current trends in resin composites. The Dental Advisor 2011; 28(7): 1-8. [ Links ]

24. Shenoy A. Is it the end of the road for dental amalgam? A critical review. J Conserv Dent 2008; 11(3): 99-107. [ Links ]

25. Hemasathya BA, Balagopal S. A study of composite restorations as a tool in forensic identification. J Forensic Dent Sci 2013; 5(1): 35-41. [ Links ]

26. Lang, B. Jaarda, M. Wang, R. Filler particle size and composite resin classification systems. J Oral Rehabil 1992; 19(6): 569-584. [ Links ]

27. Sehgal A, Rao YM, Joshua M, Narayanan LL. Evaluation of the effects of the oxygen-inhibited layer on shear bond strength of two resin composites. J Conserv Dent 2008; 11(4):159-161. DOI: 10.4103/0972-0707.48840 [ Links ]

28. Bagis YH, Rueggeberg FA. Mass loss in urethane/ TEGDMA- and Bis-GMA/TEGDMA-based resin composites during post-cure heating. Dent Mater 1997; 13(6): 377-380. [ Links ]

29. Vásquez L, Rodríguez P, Moreno F. Análisis macroscópico in vitro de los tejidos dentales y de algunos materiales dentales de uso en endodoncia, sometidos a altas temperaturas con fines forenses. Rev Odontol Mex 2012; 16(3): 171-181. [ Links ]

30. Bush MA, Bush PJ, Miller RG. Detection and classification of composite resins in incinerated teeth for forensic purposes. J Forensic Sci 2006; 51(3): 636-642. [ Links ]

31. Wan Q, Sheffield J, McCool J, Baran G. Light curable dental composites designed with colloidal crystal reinforcement. Dent Mater 2008; 24(12): 1694-1701 [ Links ]

Recibido: 29 de Septiembre de 2015; Aprobado: 27 de Noviembre de 2015

Creative Commons License This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License