PROPIEDADES BIOFÍSICAS1

PROPIEDADES BIOFÍSICAS APLICADAS AL ESTUDIO DE LOS BIOMATERIALES DENTALES

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE ODONTOLOGÍA

CATEDRA DE MATERIALES DENTALES

http://cesimo.ing.ula.ve/INVESTIGACION/PROYECTOS/GALATEA/GALWEB/escudoula.gif


INTRODUCCIÓN

Ciencia que tiene por objeto el estudio de la materia, la energía, de la leyes que

tienden a modificar su estado y movimiento sin alterar su naturaleza

FISICA

BIOFISICA: Estudio de los fenómenos biológicos y de los organismos de organismos vivos mediante los principios y métodos de la física


PROPIEDADES FÍSICAS Propiedades de manipulación Cambios dimensionales Cohesión Adhesión Densidad Propiedades ópticas Propiedades térmicas Propiedades eléctricas PROPIEDADES MECANICAS



PROPIEDADES DE MANIPULACIÓN

Tiempo de Endurecimiento

Tiempo de trabajo



PROPIEDADES DE MANIPULACIÓN

Tiempo de trabajo

Tiempo transcurrido desde que se mezcla un material y es colocado en la boca del paciente



Tiempo de trabajo

Tiempo de Trabajo



Tiempo de Trabajo:

Tiempo de TrabajoTiempo de Trabajo



EndurecimientoConjunto de cambios

físicos y químicos que se producen en un material

hasta que endurece

PolimerizaciónGelificación

CristalizaciónQuelaciónFraguado



POLIMERIZACIÓN Proceso mediante el cual se forman polímeros a partir de monómeros.

GELIFICACIÓNReacción química o física mediante la cual un

coloide pasa del estado de sol al de gel.

CRISTALIZACIÓN

Proceso mediante el cual las moléculas de un material se disponen en formas geométricas

cuando pasan del estado líquido o gaseoso al estado sólido.

FRAGUADODRAE= Acción y efecto de fraguar (endurecerse)

Fraguar = dicho de la cal, el yeso o de otras masas



Tiempo de Endurecimiento:

Cantidad de tiempo transcurrido desde que se mezclan dos materiales, hasta que endurece completamente




CAMBIOS DIMENSIONALES

Son cambios volumétricos que se producen al mezclar los componentes y obtener el

endurecimiento del material

Expansión Contracción

¿El odontólogo puede controlar dichos cambios?


Es la unión fisicoquímica

De dos materiales por intermedio de un adhesivo


ADHESION:


unión que se produce desde el punto de vista físico-químico.

Agente de Unión o Enlace


Cemento: Toda sustancia utilizada para unir dos o más cuerpos entre sí desde el punto de vista mecánico

Adhesivo

De tipo iónicoDe tipo covalente



CEMENTOS

CementoEspesoUnión micromecánicaLlena el espacio entre la interfaces diente/restauraciónCementar restauraciones indirectas al dienteHay que grabar esmalte y dentina (algunos)



ADHESIVOS

Adhesivo•Fluido•Unión micromecánica y química•Unión al esmalte y tejido duro y blando de la dentina


Adhesión en Sólidos

• Adherente• Adhesivo


• Fase• Interfase

Adhesión en Líquidos


Adhesión QuímicaAdhesión Química

Se produce cuando las superficies permanecen unidas, en base a las fuerzas logradas por el

desarrollo de uniones químicas, producida entre ambas superficies.

¿Cuales son los elementos necesarios para producir adhesión química?

• AdhesivoAdhesivo• AdherenteAdherente• InterfaseInterfase



Adhesivo Un adhesivo es una sustancia capaz de mantener adheridos dos materiales por unión

superficial creando una interfaseinterfase

Adherente Superficie la cual va a estar en contacto con el adhesivo, también se le denomina substrato.

“Cabe aclarar que existe la cohesión caracterizada por la unión de moléculas de la misma naturaleza, pudiéndose

lograr continuidad absoluta en conjunto”

Lo que se busca lograr en la interfase adhesivo adherente es el mecanismo responsable de la cohesión, continuidad

absoluta en conjunto

Lográndose evitar problemas tan graves como la MICROFILTRACIÓN MARGINALMICROFILTRACIÓN MARGINAL



1. Energía Superficial2. Tensión Superficial3. Humectancia4. Ángulo de contacto

Entender los principios de la adhesión nos permitirán: Entender los principios de la adhesión nos permitirán: aseverar, negar o predecir si existe o se producirá la adhesión aseverar, negar o predecir si existe o se producirá la adhesión

entre dos sustanciasentre dos sustancias

Fenómenos de superficie:

PRINCIPIOS GENERALES DE ADHESIÓN



1. Energía Superficial1. Energía Superficial

Grado de mayor o menor energía presente en la Grado de mayor o menor energía presente en la superficie de los sólidos que obviamente es mayor que la superficie de los sólidos que obviamente es mayor que la

de su interior.de su interior.

C

B

A

En el interior de una red todos los átomos tienen la misma fuerza de

atracción interatómica, por consiguiente la energía es mínima

ya que existe un equilibrio.

¿Ocurre lo mismo en la superficie del sólido?

A Ordenamiento equilibrado, fuerzas constantes

B CNo están equilibrados con sus vecinos, de tal manera que sus fuerzas no equilibradas generan una energía mayor proyectada hacia la superficie del sólido, lo que permite

una mayor generación de energía de atracción en esta área hasta conseguir el equilibrio, con otros átomos presentes



2. Tensión Superficial2. Tensión Superficial

la tensión superficial es un fenómeno superficial por el cual la superficie de la tensión superficial es un fenómeno superficial por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como una delgada película elástica.un líquido tiende a comportarse como una delgada película elástica.


AguaAguaAcetonaAcetonaAceiteAceite


Tensión superficial


Energía superficial


Tensión superficial

Energía superficial

Liquid

oS

ólid

oPROPIEDADES BIOFÍSICAS APLICADAS AL ESTUDIO DE LOS

BIOMATERIALES DENTALES


3. Humectancia3. Humectancia

Capacidad que tiene un líquido (Adhesivo) de mojar una superficie (Adherente).

SubstratoSubstrato

LiquidoLiquido

Está directamente relacionado con las características físico químicas de la superficie implicada y es completamente medible

a través del ángulo de contacto



Mojado o Humectancia

Mojado describe la

habilidad de un liquido de humectar un

material



Mojado o Humectancia

De que depende ?

1. Viscosidad del adherente

2. Irregularidades del sustrato

3. Angulo de contacto entre ambos



4. Ángulo de Contacto 4. Ángulo de Contacto

Es el ángulo que se forma en la interfase del adherente y el adhesivo permitiendo medir el grado de humectancia entre

el adhesivo líquido y la superficie, que depende directamente de la mayor o menor energía superficial



Angulo de Contacto• Se forma entre

superficie de la gota del adhesivo y superficie del adherente sobre la cual descansa


Nota Algunos factores como la

contaminación puede bajar la

energía de superficie


Angulo de contacto,

mojado o humectancia

En adhesión química, el adhesivo debehumectar o mojar la superficie, establecer

un contacto estrecho entre ambos



Función del Angulo de Contacto y Mojado

• Esa capacidad del adhesivo para mojar superficie se conoce como” ángulo de contacto”

• Sirve para evaluar la humectancia



¿Como debe ser el comportamiento ideal en los fenómenos de superficie adaptados a un

sistema adhesivo?

Energía superficial del sólido

Tensión superficial del líquido

Ángulo de Contacto

Grado de humectancia



Mientras más pequeño el ángulo de contacto, mayor es humectancia

Si es muy grande, la humectanciaserá deficiente y la adherencia

será deficiente


¿Cuál es el tamaño ideal requerido para un ángulo de contacto?


Clasificación de sólidos de acuerdo con la energía superficial libre


Blandos

Sólidos orgánicos de bajo punto de fusiónTienen fuerzas intermoleculares débiles Baja energía superficial Ej. proteínas, resinas acrílicas



Duros

De alto punto de fusiónMateriales inorgánicos con fuerzas intermoleculares fuertesTienen alta energía superficial, Ej. esmalte, porcelana y metales

Clasificación de sólidos de acuerdo con la energía superficial libre


Flúor, reducen la energía superficial y la adhesividad

Agua absorbida generalmente disminuye la energía superficial de muchos sólidos de alta energía, como vidrio, sílice, alúmina y metales

Humedad inherente y exposición constante a humedad en medio bucal es uno de los más grandes problemas de los adhesivos dentales


Efectos de la constitución de los sólidos sobre el mojado


van der Walls

Enlaces iónicos y

covalentes

Grabado ácido


Fuerzas físicas de adhesión

Fuerzas químicas de adhesión

Retención mecánica


Fuerzas Físicas de Adhesión

Las fuerzas físicas de adhesión como, las de van der Waals, unión hidrógeno, influyen en el fenómeno de adhesión aumentando la resistencia de unión de los adhesivos


mantienen unidas a las moléculas en los estados líquido y sólido

Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman dipolos no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas muy débiles


Fuerzas físicas de adhesiónFuerzas físicas de adhesión



Fuerzas Químicas de Adhesión

Iónica Atracción electrostática entre

iones opuestos cargados

Na + Cl●

●

●●●

●Na + Cl+

●●

●●

●●

●●

●●

_

Ión sodio(catión)

Ión cloruro(anión)

●


Tejidos inorgánicos


Fuerzas Químicas de Adhesión

• Covalente Uniones formadas por compartimiento de

electrones comúnmente encontrados en compuestos orgánicos.

H H H H ó (H – H)● ● ●●

Molécula dehidrogeno

Átomos de hidrogeno


Las uniones iónicas y covalentes dan una mayor resistencia de

unión que las fuerzas físicas de adhesión

Tejidos orgánicos


Retención Mecánica


La superficies permanecen en contacto en base a la penetración de una de ellas en las irregularidades e la otra,

es decir, se produce lo que se conoce como traba mecánica.

H3 PO 4


Cohesión

Es la unión que existe entre partes de un mismo material


Fuerza de atracción entre partículas de la misma clase


Densidad • Es la medida de cuánta masa hay

contenida en una unidad de volumen

• La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen.

• Matemáticamente se define como el cociente entre la masa y el volumen de un cuerpo.



http://roble.pntic.mec.es/~csoto/vaso.gif

Medida de Densidad masa densidad = volumen • La unidad de densidad en el sistema

internacional de unidades es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), pero por razones prácticas se utiliza normalmente el gramo por centímetro cúbico (g/cm3).




IMPORTANCIA ODONTOLÓGICA DE LOS MATERIALES DENSOS

“Densidad de los materiales utilizados como base”“Densidad relacionada con los materiales de obturación directa e indirecta”


http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://voces.ahuce.org/n3/DI_archivos/protesis.jpg&imgrefurl=http://voces.ahuce.org/n3/DI.htm&h=276&w=400&sz=10&tbnid=aty3bU2VXVLOdM:&tbnh=82&tbnw=120&hl=es&start=21&prev=/images%3Fq%3DPROTESIS%26start%3D20%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3Dlang_es%26sa%3DN

Densidad

si la masa es la medida de cuánto material tiene un objeto, entonces la densidad es la medida de cuán compactado está ese material.


Puesto de manera sencilla


• Una de las formas cotidianas en las que podemos ilustrar la densidad, es a través de la observación de cualquier cosa que flote o se hunda en un líquido determinado, (por ejemplo, agua).



mientras que un tubo plástico (poca masa en gran volumen), flota y le cuesta hundirse en el agua.

Si un objeto es menos denso que el líquido en donde se encuentra, entonces flotará.

Pero si es más denso, se hundirá

Por eso es que un ancla, la cual es muy densa (con gran cantidad de masa en poco volumen), se hunde tan rápidamente


La Regla

http://www.naticon.com.br/images/interna_r7_c17.gif


Este elemento es metal líquido a temperatura ambiente, y es MUY denso. De hecho, es más denso que el plomo, y objetos metálicos como un tenedor, monedas, e inclusive balas, ¡flotarán sobre el líquido!.

La Excepción


Algunos elementos son muy densos

un objeto menos denso flotando en un líquido más denso

Puede ocurrir que

ocurre cuando los objetos son puestos dentro de un envase con mercurio líquido (Hg).


Densidad de Algunas Substancias Comunes (g/cm3)

• Aire 0.0013• Plumas 0.0025• Madera (Roble)0.6 - 0.9• Hielo 0.92 • Agua 1.00• Ladrillos 1.84• Aluminio 2.70• Acero 7.80• Plata 10.50• Oro19.30



http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.matuk.com/tapices/agua-b-800.jpg&imgrefurl=http://www.matuk.com/tapices/body_tapices.html&h=600&w=800&sz=180&tbnid=_WunhDV1HFNwyM:&tbnh=106&tbnw=142&hl=es&start=17&prev=/images%3Fq%3Dagua%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D

Propiedades ópticas • Color• Reflexión• Refracción• Claridad• Intensidad• Tono• Matiz• Brillo• Transparencia• Translucidez• Opacidad• Estética• Cosmética




Color

Es una propiedad que depende del ojo humano y que existe en función no solo del objeto cuyo color queremos evaluar si no

también de la fuente de luz


http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Eye_iris.jpg


El color es un fenómeno físico de la luz, relacionado con las diferentes longitudes de onda en la zona visible del

espectro electromagnético, que perciben las personas y algunos animales a través de los órganos de la visión, como una sensación que nos permite diferenciar los

objetos del espacio con mayor precisión



Conjunto de ondas electromagnéticas, o más concretamente, a la radiación electromagnética

que emite (espectro de emisión), o absorbe (espectro de absorción) una sustancia

Espectro Electromagnético


La luz (del latín lux, lucis) es una onda electromagnética capaz de ser percibida por el ojo humano y cuya frecuencia determina su

color.

En física el término frecuencia se utiliza para indicar la velocidad de repetición de

cualquier fenómeno periódico

Velocidad

Nº de oscilaciones, vibraciones u ondas por unidad de tiempo

Fase Relación entre el espacio recorrido y el tiempo empleado en recorrerlo


REFLEXIÓN

se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado

El ángulo con la normal a esa superficie que

forman los rayos incidente y

reflejado son iguales

Absorción

Perdida de la intensidad de una radiación al atravesar la materia

Al incidir un rayo de luz visible sobre una superficie negra, mate y opaca, es absorbido prácticamente en su

totalidad, transformándose en calor.

Objeto

Luz Calor



A este fenómeno se le llama refracción.

Refracción Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro

se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de

propagación que tiene la luz en los diferentes medios materiales

Propiedades Térmicas

• Que es calor

• Sensación de calor

• Calor por frotamiento

• Calor y temperatura

• Transmisión del calor



En física, el calor se define como energía en tránsito

¿Qué es Calor ?

Generalmente, el calor es una forma de energía

asociada al movimiento de los átomos, moléculas y

otras partículas que forman la materia

Producción de calor


Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, que dictamina que dos cuerpos en

contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibra

El calor puede ser creado por reacciones químicas

Nucleares

Hornos de microondas

Disipación mecánica

Fricción


Transmisión de Calor

dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibra.

Principio cero de la termodinámica

radiación conducción

convección

Con la comprensión de este principio se pudieron elaborar

instrumentos para medir el calor

pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor

frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas.

La radiación infrarroja o radiación térmica es un tipo de radiación

electromagnética de mayor longitud de onda que la luz visible


Fusión La conducción de calor es un mecanismo de

transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus

partículas, que tienden a igualar su temperatura o estado de excitación térmica


Material λ Material λ Material λ

Acero 47-58 Corcho 0,04-0,30 Mercurio 83,7

Agua 0,58 Estaño 64,0 Mica 0,35

Aire 0,02 Fibra de vidrio 0,03-0,07 Níquel 52,3

Alcohol 0,16 Glicerina 0,29 Oro 308,2

Alpaca 29,1 Hierro 1,7 Parafina 0,21

Aluminio 209,3 Ladrillo 0,80 Plata 406,1-418,7

Amianto 0,04 Ladrillo refractario 0,47-1,05 Plomo 35,0

Bronce 116-186 Latón 81-116 Vidrio 0,6-1,0

Cinc 106-140 Litio 301,2

Cobre 372,1-385,2 Madera 0,13

CAMBIOS DIMENSIONALESCAMBIOS DIMENSIONALES

Los cambios dimensionales en un material pueden producirse por factores

químicos o físicos

Se definen como la variación de dimensiones Largo, ancho y alto de una estructura pudiendo modificar abruptamente la posición de esta en una cavidad

ExpansiónContracción

QuímicosCuando el material posterior a la reacción de endurecimiento experimentada por el cambia en sus dimensiones

Físicos Cuando en la variación dimensional, intervienen factores térmicos o eléctricos


VARIACIÓN DIMENSIONAL TÉRMICAVARIACIÓN DIMENSIONAL TÉRMICA

Debido a los cambios complejos en el movimiento molécular, los materiales expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían

¿Cuáles serían los problemas que se deben entender cuando n ¿Cuáles serían los problemas que se deben entender cuando n paciente ingiere una taza de café a 50ºC sobre un material paciente ingiere una taza de café a 50ºC sobre un material susceptible a los cambios dimensionales por temperatura?susceptible a los cambios dimensionales por temperatura?

““Filtraciones marginales”Filtraciones marginales”

PlásticosPlásticos Coronas plásticasCoronas plásticas


POPIEDADES ELECTRICASPOPIEDADES ELECTRICAS

METALES PLASTICOS

Buenos conductores térmicos y eléctricos Aislantes


CORRIENTES GALVÁNICASCORRIENTES GALVÁNICAS

Metal A Metal B

Metales con diferentes potenciales

CORROSIÓNCORROSIÓN

Sensación de dolor


Microfiltración marginal

Separación existente entre las paredes de la cavidad y la obturación

Zona crítica

Permite la penetración de agua, ácidos,

microorganismos, todos ellos precursores de caries

dental

Microfiltración Amalgama

““Puede ser producida si no se controlan los cambios Puede ser producida si no se controlan los cambios dimensionales del material”dimensionales del material”

La presencia de esta microgrieta, refleja la falta de adhesión del material a la estructura dentaria

Cambios dimensionales


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