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Vistas: 0 Autor: Editor de sitios Tiempo de publicación: 2025-07-16 Origen: Sitio
La tenacidad del impacto del poli (metacrilato de metilo) (PMMA) en aplicaciones dentales proviene de su arquitectura molecular y mecanismos de disipación de energía. A nivel molecular, las cadenas de PMMA consisten en unidades rígidas de metacrilato de metilo (MMA) con libertad de rotación limitada, contribuyendo a su fragilidad inherente. Sin embargo, las modificaciones en la columna vertebral del polímero pueden alterar este comportamiento. Por ejemplo, la copolimerización con ésteres acrílicos como el acrilato de butilo (BA) introduce cadenas laterales flexibles que actúan como plastificantes internos, reduciendo la temperatura de transición de vidrio (TG) en 5-10 ° C y mejora la movilidad de la cadena. Esto da como resultado una mejora del 20-30% en la fuerza de impacto, ya que los segmentos flexibles absorben energía a través de la deformación localizada antes de la propagación de grietas.
Otro factor crítico es la presencia de monómero residual después de la polimerización. Los estudios muestran que la PMMA con contenido de monómero residual por debajo del 2% exhibe mayor dureza de impacto debido a una menor porosidad y un mejor enredo de la cadena. Las técnicas avanzadas de curado, como la polimerización asistida por microondas, alcanzan niveles de monómero más bajos (0.5-1.0%) en comparación con el curado tradicional de baños de agua (1.5–2.5%), mejorando así la dureza al minimizar la formación de vacías.
La incorporación de fibra es un método bien establecido para mejorar la resistencia al impacto de PMMA. Las fibras de vidrio, con su alta resistencia a la tracción (2–4 GPA) y el módulo (70–80 GPA), son particularmente efectivos. Cuando se coloca cerca de la superficie de las bases de la dentadura postiza, las fibras de vidrio aumentan la resistencia a la flexión en un 40-60% y la dureza del impacto en un 30–50%. Esto se atribuye a la transferencia de estrés de la matriz de PMMA quebradiza a las fibras, que absorben energía a través de la extracción de fibra y la desunión.
La orientación de las fibras también juega un papel fundamental. Las fibras unidireccionales alineadas paralelas a la dirección de las fuerzas de impacto demuestran un rendimiento superior en comparación con las fibras orientadas al azar. Por ejemplo, las bases de dentadura postiza reforzadas con fibras de vidrio unidireccionales de 10-15% (por volumen) muestran un aumento de 2.5 veces en la resistencia al impacto en comparación con la PMMA no modificada.
El tratamiento superficial de las fibras mejora aún más la adhesión. Los agentes de acoplamiento de silano, como el metacrilato de propilo 3- (trimetoxisilil) (TMSPM), crean enlaces covalentes entre las fibras y la matriz de PMMA, mejorando la resistencia al corte interfacial en un 50-70%. Esto reduce la probabilidad de desacreditar la matriz de fibra bajo cargas de impacto, preservando así la dureza del material.
Los nanofillers ofrecen una vía prometedora para mejorar la dureza de impacto de PMMA sin comprometer sus propiedades estéticas o de procesamiento. Las nanopartículas de dióxido de titanio (TIO₂), con diámetros de 20–50 nm, están ampliamente estudiadas por su capacidad para aumentar la dureza y reducir la absorción de agua. Cuando se incorporan al 1% (por masa), las nanopartículas de TiO₂ aumentan la resistencia a la flexión de PMMA en un 15-20% y la dureza de impacto en un 10-15%. Esto se atribuye a la capacidad de las nanopartículas para impedir la propagación de grietas al inducir el microcraqueo y la deflexión de grietas.
Las nanopartículas de Zirconia (ZRO₂) exhiben un potencial aún mayor. A una carga de 0.5–1.0%, ZRO₂ aumenta la resistencia de impacto de PMMA en un 25-35%mientras mejora simultáneamente la tenacidad de la fractura en un 20-30%. La transformación de fase de Zro₂ de tetragonal a monoclínica bajo estrés induce fuerzas de compresión en la punta de grietas, deteniendo efectivamente el crecimiento de grietas.
Los avances recientes en la tecnología de nanofibras también han demostrado ser prometedor. Nanofibras compuestas de polivinilo electrohilado (PVP)/Zro₂ compuesto, cuando está incrustado en PMMA, aumentan la resistencia a la flexión en un 83% y la resistencia a la flexión en un 169%. La alta relación de aspecto de nanofibras (100–500: 1) proporciona una gran área de superficie para la transferencia de tensión, mientras que las partículas de Zro₂ refuerzan la interfaz de la matriz de nanofiber.
El proceso de fabricación influye significativamente en la dureza de impacto de PMMA. El curado tradicional de baño de agua, aunque ampliamente utilizado, a menudo resulta en tensiones residuales debido al calentamiento no uniforme. Esto puede conducir a un microcraqueo y una resistencia reducida. En contraste, el curado asistido por microondas logra un calentamiento uniforme, reduciendo las tensiones residuales y mejorando la resistencia al impacto en un 10-15%.
Las técnicas de polimerización de alta presión, como el curado de autoclave a 2-3 MPa, mejoran aún más la resistencia al reducir la porosidad y aumentar el enredo de la cadena. Los estudios muestran que la PMMA curada por autoclave exhibe una fuerza de impacto 20-25% mayor en comparación con las muestras curadas convencionalmente.
Los tratamientos posteriores a la curación, como el recocido a 80 ° C durante 4 horas, alivian el estrés interno y mejoran la estabilidad dimensional. Esto da como resultado un aumento del 15-20% en la dureza del impacto, a medida que el material se vuelve más resistente al inicio y propagación de grietas.
A pesar de los avances significativos, los desafíos permanecen en la optimización de la dureza de impacto de PMMA. Un problema es la compensación entre dureza y rigidez. Si bien el refuerzo de fibra mejora la resistencia, a menudo reduce el módulo del material, lo que puede comprometer su capacidad para resistir las fuerzas oclusales. El equilibrio de estas propiedades requiere una cuidadosa optimización del contenido de relleno y la orientación.
Otro desafío es la estabilidad a largo plazo de los nanofillers. La aglomeración de nanopartículas a lo largo del tiempo puede reducir su efectividad para mejorar la tenacidad. Las técnicas de modificación de la superficie, como los polímeros de injerto en las superficies de nanopartículas, pueden mejorar la dispersión y evitar la aglomeración, manteniendo así el rendimiento del material con el tiempo.
La investigación futura también se centra en el desarrollo de rellenos bioactivos que no solo mejoren las propiedades mecánicas sino que también promuevan la osteointegración. Por ejemplo, la incorporación de nanopartículas de hidroxiapatita en PMMA podría mejorar tanto la resistencia al impacto como la capacidad de enlace óseo, lo que lo hace adecuado para las prótesis soportadas por implantes.
Además, las técnicas de modelado computacional, como el análisis de elementos finitos (FEA), se están utilizando para predecir el comportamiento de impacto de los compuestos de PMMA modificados. Esto permite una detección rápida de combinaciones de materiales y parámetros de procesamiento, acelerando el desarrollo de materiales dentales de alto rendimiento.
