Estudio in vitro de la microfiltración, fallo a la fractura y fallo adhesivo de incrustaciones tipo overlay confeccionadas con BioHPP®, IPS e.max® ZirCAD Prime, G-CAM, VarseoSmile CrownPlus e IPS e.max® CAD sometidas a tres cargas compresivas consecutivas y termociclado

• Autores: Xavier Gutiérrez Ruiz
• Directores de la Tesis: Jordi Cano Batalla (dir. tes.), Óscar Figueras Álvarez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Internacional de Catalunya ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 402
• Tribunal Calificador de la Tesis: Magí Brufau de Barberá (presid.), Jordi Martínez Gomis (secret.), Javier Flores Fraile (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen
  • español

    La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal evaluar in vitro la microfiltración marginal en restauraciones indirectas tipo overlay, confeccionadas con cinco materiales restauradores de última generación: BioHPP® (PEEK de alto rendimiento), IPS e.max® ZirCAD Prime (circonia monolítica de gradiente), G-CAM (biopolímero reforzado con grafeno), VarseoSmile CrownPlus (resina híbrida fotopolimerizable) e IPS e.max® CAD (disilicato de litio). Adicionalmente, se analizan dos variables complementarias de gran relevancia clínica: la resistencia a la fractura o deformación, y el fallo adhesivo, con el fin de determinar el comportamiento integral de dichos materiales bajo condiciones simuladas de envejecimiento mecánico y térmico.

    El estudio se diseñó sobre una muestra de 125 molares humanos naturales, seleccionados según criterios clínicos rigurosos y conservados en condiciones controladas. Cada diente fue tallado mediante un protocolo estandarizado para recibir una incrustación tipo overlay de 1,5mm de grosor, fabricada mediante tecnología CAD/CAM o impresión 3D, según el material asignado. Las restauraciones fueron cementadas siguiendo las recomendaciones de los fabricantes y empleando los adhesivos y cementos resinosos pertinentes.

    Las muestras fueron aleatoriamente distribuidas por un investigador ajeno al estudio en tres grupos experimentales: Grupo 1 (sin carga ni envejecimiento), Grupo 2 (tras la aplicación de tres cargas compresivas sucesivas de 500N) y Grupo 3 (tras un proceso de termociclado de 6000 ciclos seguido de tres cargas compresivas de 500N). La microfiltración fue evaluada cualitativamente por tres investigadores (dos de ellos ajenos al estudio y el doctorando) mediante un protocolo basado en el uso de tinción con azul de metileno al 2 %, seccionado de las muestras y análisis en el estereomicroscopio. La resistencia a la fractura o deformación, y el fallo adhesivo se determinaron visualmente y con magnificación óptica tras la aplicación de las cargas y del termociclado. Los tres observadores hicieron sus respectivas valoraciones. El análisis estadístico fue realizado con el software R (Auckland, Nueva Zelanda), incluyendo análisis de varianza, pruebas de comparaciones múltiples (test de Fisher) y coeficientes de concordancia interobservador (Índice de Kappa de Fleiss).

    Los resultados mostraron diferencias estadísticamente significativas entre los materiales en las tres variables estudiadas. En relación con la microfiltración, objetivo principal del estudio, el circonio monolítico (IPS e.max® ZirCAD Prime) mostró el mejor comportamiento marginal junto a G-CAM (biopolímero reforzado con grafeno). Por el contrario, BioHPP® (PEEK de alto rendimiento) presentó los valores más altos de microfiltración, particularmente tras las tres cargas compresivas consecutivas y tras el envejecimiento térmico más las tres cargas compresivas consecutivas. Respecto a la resistencia a la fractura, los materiales como el IPS e.max® ZirCAD Prime, G-CAM o BioHPP® fueron los que mostraron más resistencia a la fractura. En cuanto al fallo adhesivo IPS e.max® ZirCAD Prime y G-CAM ofrecieron una mayor estabilidad adhesiva.

    Como conclusión general, se evidencia que el material restaurador, junto con las condiciones de carga compresiva o envejecimiento térmico seguida de carga compresiva, condicionan significativamente la integridad marginal, la resistencia mecánica y la estabilidad adhesiva de las restauraciones tipo overlay. IPS e.max® ZirCAD Prime y G-CAM destacan por su excelente sellado marginal. A pesar de ello, las cerámicas con módulos de elasticidad superiores al diente como IPS e.max® ZirCAD Prime o IPS e.max® CAD y polímeros reforzados con partículas de cerámica como VarseoSmile CrownPlus presentan mayor susceptibilidad a fracturas catastróficas en el diente. En cambio, BioHPP® muestra mayor resiliencia mecánica, pero con el inconveniente de una menor estanqueidad ante cargas compresivas y susceptibilidad a fallos adhesivos. La correcta selección del material debe basarse en una evaluación individualizada de las necesidades biomecánicas y funcionales de cada paciente.

  • English

    The main objective of this doctoral thesis is to evaluate in vitro the marginal microleakage in indirect overlay restorations fabricated with five state-of-the-art restorative materials: BioHPP® (high-performance PEEK), IPS e.max® ZirCAD Prime (gradient monolithic circonia), G-CAM (graphene-reinforced biopolymer), VarseoSmile CrownPlus (light-cured hybrid resin), and IPS e.max® CAD (lithium disilicate). Additionally, two clinically relevant complementary variables were analyzed: fracture or deformation resistance, and adhesive failure, in order to determine the overall behavior of these materials under simulated mechanical and thermal aging conditions.

    The study was designed using a sample of 125 natural human molars, selected according to strict clinical criteria and stored under controlled conditions. Each tooth was prepared following a standardized protocol to receive a 1.5 mm thick overlay-type restoration, fabricated via CAD/CAM technology or 3D printing, depending on the assigned material. Restorations were cemented according to the manufacturers’ instructions using the appropriate adhesives and resin cements.

    Samples were randomly distributed by an external investigator into three experimental groups: Group 1 (no load or aging), Group 2 (after three successive compressive loads of 500N), and Group 3 (after 6000 thermal cycles followed by three successive compressive loads of 500N). Microleakage was qualitatively assessed by three investigators (two external and the doctoral student) following a protocol based on 2% methylene blue staining, sample sectioning, and analysis under a stereomicroscope. Fracture or deformation resistance and adhesive failure were visually assessed with optical magnification after load and thermal cycling. The three observers performed independent evaluations. Statistical analysis was conducted using R software (Auckland, New Zealand), including analysis of variance, multiple comparison tests (Fisher test), and interobserver agreement coefficients (Fleiss’ Kappa Index).

    The results showed statistically significant differences among materials in all three variables studied. Regarding microleakage, the primary objective of the study, monolithic circonia (IPS e.max® ZirCAD Prime) and G-CAM (graphene-reinforced biopolymer) exhibited the best marginal behavior. Conversely, BioHPP® (high-performance PEEK) showed the highest microleakage values, particularly after the compressive load sequences and after thermal aging combined with loading. In terms of fracture resistance, IPS e.max® ZirCAD Prime, G-CAM, and BioHPP® were the most resistant materials. Concerning adhesive failure, IPS e.max® ZirCAD Prime and G-CAM offered greater adhesive stability.

    As a general conclusion, it is evident that the restorative material, along with compressive loading or thermal aging followed by compressive load, significantly influences the marginal integrity, mechanical resistance, and adhesive stability of overlay restorations. IPS e.max® ZirCAD Prime and G-CAM stand out for their excellent marginal sealing. However, ceramics with higher elastic modulus than dentin, such as IPS e.max® ZirCAD Prime or IPS e.max® CAD, and polymer-ceramic hybrids like VarseoSmile CrownPlus, show increased susceptibility to catastrophic tooth fractures. In contrast, BioHPP® demonstrates higher mechanical resilience but with the drawback of lower sealing ability under compressive stress and a higher likelihood of adhesive failures. The proper selection of material should be based on an individualized assessment of each patient's biomechanical and functional needs.