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Introducción

La identificación positiva de una persona requiere la coincidencia fehaciente de las características físicas del fallecido con los registros de esas mismas características antes de la muerte (1, 2, 3). En el caso de cadáveres quemados, carbonizados o incinerados, el sistema estomatognático proporciona características distintivas e indiciarias que permiten llegar a una identificación positiva, a través de métodos odontológicos, antropológicos y genéticos (4).

Si bien este tipo de procesos de identificación se constituyen en todo un desafío para los peritos forenses, los odontólogos son llamados a asistir la identificación de víctimas quemadas cuando la acción de las altas temperaturas ha destruido la epidermis y los tejidos subyacentes; razón por la cual el establecimiento de la identidad de un individuo se hará a través de los dientes, comparando los registros postmortem con la historia clínica odontológica antemortem (5). Las comparaciones o cotejos más frecuentes se realizan a partir de tratamientos odontológicos como restauraciones y obturaciones, dada la gran resistencia que tienen los tejidos dentales y los materiales de uso odontológico (6), dentro de los cuales se incluye la amalgama de plata.

La amalgama de plata se caracteriza por ser un material de bajo costo y con buenas propiedades físicas y mecánicas, por lo cual son las indicadas en el caso de restauraciones clase I y II, posterior a la remoción mecánica de caries cuando la prioridad es la morfo-función y no la estética (7). Es por ello que la amalgama de plata es el material de mayor uso en operatoria dental durante los últimos 150 años (8, 9). Como biomaterial de uso odontológico consiste en una aleación metálica estable cuyos componentes reaccionan durante el proceso de cristalización conformando una matriz a través de tres fases cristalográficas: 1. Fase gamma o compuesto inter-metálico de plata (Ag) y estaño (Sn) que no ha sido disuelto por el mercurio (Hg); 2. Fase gamma 1 o compuesto inter-metálico de Ag y Hg; y 3. Fase gamma 2 o compuesto de Sn y Hg (10,11). Esta última fase fue reemplazada al aumentar el porcentaje del cobre (Cu) en algunas referencias comerciales de amalgamas de plata, de tal forma que el Sn reacciona con el Cu en lugar de reaccionar con el Hg conformando la fase eta, lo que le confiere a la amalgama de plata una mayor resistencia a la corrosión. Otros componentes que se han descrito son las partículas eutécticas de Ag-Cu, la fase epsilon de Cu-Sn, y las partículas de Ag-Cu-Sn que no reaccionaron durante la amalgamación (12).

En el contexto forense, diferentes estudios han descrito los cambios macroscópicos de la amalgama de plata al ser sometida a altas temperaturas, concluyendo que, conforme aumenta la temperatura, el biomaterial experimenta cambios de color, textura, fisuras, grietas, fracturas, estabilidad dimensional y estallido, los cuales han sido asociados con los puntos de fusión de los metales que conforman la aleación (13,14,15,16), sin embargo, no hay reportes en la literatura que correlacionen los cambios en la composición química con dichos cambios macroestructurales.

Es por ello que el objetivo de este estudio fue describir los cambios in vitro de 27 cuerpos de prueba elaborados en amalgama de plata de tres marcas comerciales (Contour® Kerr®, Admix® SDI® . Nu Alloy® Newstethic®) sometidos a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC) observados y analizados mediante microscopia electrónica de barrido y espectrofotometría.

Materiales y métodos

Tipo de estudio

Estudio observacional descriptivo, de corte transversal y de naturaleza pseudo-experimental que analizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) el comportamiento in vitro de 27 cuerpos de prueba elaborados en tres marcas comerciales de amalgama de plata (Contour® Kerr®, Admix® SDI® . Nu Alloy® Newstethic®) con alto contenido de Cu (Tabla 1) sometidos a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC).

Elaboración de los cuerpos de prueba en amalgama de plata

Se empleó una matriz de aluminio, láminas de acetato y losetas de vidrio para elaborar 5 cuerpos de prueba simultáneamente, cada uno con forma de disco de 10 mm de diámetro por 4 mm de espesor (Figura 1). Para cada disco se utilizaron cuatro cápsulas de amalgama de plata monodosis. Cada cápsula se trituró en un amalgamador Variamix® Dentsply® durante 12 segundos. Los cuerpos de prueba fueron elaborados mediante la técnica convencional de empacado (disposición de la amalgama en la matriz), condensado (compactación de la amalgama en la matriz), bruñido (adaptación de la amalgama respecto al borde cavo de la matriz) y pulido (16). Una vez finalizada la fase de cristalización, los cuerpos de prueba fueron retirados de la matriz.

Manejo, conservación y distribución de la muestra

Una vez elaborados los cuerpos de prueba en amalgama de plata, cada uno fue depositado de forma individual en un recipiente plástico opaco y mantenido a humedad relativa y temperatura ambiente. Los cuerpos de prueba fueron distribuidos por conveniencia de acuerdo al rango de temperatura al que fueron sometidos en los grupos control e intervención (Tabla 2).

Aplicación de altas temperaturas

Este procedimiento se realizó con base al protocolo técnico y científico establecido en el Departamento de Odontoestomatología de la Universidad de Pavia (Italia) y con base en los estudios realizados en la Escuela de Odontología de la Universidad del Valle (Colombia) (14,15).

Los cuerpos de prueba correspondientes a cada rango de temperatura del grupo intervención 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 (Thermolyne®) previamente calibrado a tres diferentes rangos de temperatura (200ºC, 400ºC y 600ºC), con una tasa de ascenso de 10ºC por minuto desde una temperatura inicial de 28ºC hasta alcanzar cada una de las temperaturas propuestas. De esta forma, se introdujeron los tres cuerpos de prueba por cada marca comercial (cada uno en su respectiva bandeja) correspondientes al rango de temperatura de 28ºC a 200ºC, se dejó enfriar el horno de nuevo a temperatura ambiente y se procedió a sacar las bandejas con los cuerpos de prueba. Luego, se introdujeron los tres cuerpos de prueba correspondientes al rango de temperatura de 28ºC a 400ºC, se dejó enfriar el horno de nuevo a temperatura ambiente y se procedió a sacar las bandejas con los cuerpos de prueba. Lo mismo se hizo con los cuerpos de prueba correspondientes al rango de temperatura de 28ºC a 600ºC y con cada marca comercial de amalgama de plata

Análisis de mircoscopía electrónica de barrido y espectrofotometría

Se empleó un MEB (FEI-Quanta 250®) con una aceleración de voltage de 12.50 KV para obtener microfotografías a 250, 500 y 2000 aumentos. Para el análisis químico a través de espectrofotometría, se utilizó el detector de energía dispersiva EDS (del inglés, Energy Dispersive Spectrometer) que capturó los rayos X generados por las transiciones de energía de los electrones internos cuando son expulsados por la interacción con los electrones externos al bombardear la muestra en un área de una micra –en la que se está tomando la microfotografía– para obtener el porcentaje en peso atómico (Wt). Con esta técnica se pueden detectar todos los elementos químicos con número atómico mayor a 4 (Ag=47; Cu=29, Sn=50 y Hg=80).

Análisis estadístico

Los datos de la observación se incluyeron en una plantilla en Excel y se procesaron en el Software SPSS a través de análisis de frecuencias. Los criterios tenidos en cuenta para el análisis de las amalgamas de plata mediante MEB son la morfología de las partículas, las fallas de continuidad (fisuras, grietas y fracturas) y la distribución de las partículas químicas a través de espectrofotometría.

Resultados

Desde el punto de vista macroscópico, las tres marcas comerciales de amalgama de plata empleadas en este estudio tuvieron un comportamiento similar, a excepción del comportamiento de los nódulos de Ag, asociado al comportamiento del Hg. Estos nódulos aparecieron a los 200ºC en los cuerpos de prueba de Admix® SDI® y a los 400ºC en los cuerpos de prueba de Contour® Kerr® y en Nu Alloy® Newstethic®; a los 600ºC desaparecieron en los cuerpos de prueba de Contour® Kerr® y en Nu Alloy® Newstethic®, mientras que en los cuerpos de prueba de Admix® SDI® aún se podían observar fisuras y grietas en el lugar donde se habían formado los nódulos (Tabla 3, Figura 2).

Desde el punto de vista microscópico se pudo observar en el grupo control la manera como se organizó la matriz de la amalgama a partir de las fases gamma 1 (Ag-Hg) y eta (Cu-Sn). En la medida que subió la temperatura, el Sn se asoció a la Ag y al Hg conformando conglomerados ternarios; posteriormente, el Hg se fundió y, mientras ebullió, se desplazó hasta la superficie arrastrando la Ag hasta conformar los nódulos de Ag, dejando grandes espacios en medio de la matriz del cuerpo de prueba, la cual quedó conformada por conglomerados ternarios de Ag-Cu-Sn. Este proceso empieza en los cuerpos de prueba de Admix® SDI® desde los 200ºC mientras que en los cuerpos de prueba de Contour® Kerr® y Nu Alloy® Newstethic® empieza desde los 400ºC (Figuras 3 - Figura 4 - Figura 5).

Finalmente, el análisis espectrofotométrico de la superficie de los cuerpos de prueba evidenció el aumento del porcentaje de Wt a los 200ºC y 400ºC y su posterior disminución a los 600ºC respecto al grupo control. Este comportamiento se hizo más evidente en los cuerpos de prueba de Nu Alloy® Newstethic®, asociado a su mayor contenido de Hg a los 600ºC. Caso contrario sucedió con el Cu, el cual fue aumentando conforme aumentó la temperatura y el Sn que aumentó a los 600ºC (Figuras 6 - Figura 7 - Figura 8). Al realizar el análisis del Wt por cada elemento Cu-Hg-Ag-Sn en cada marca y para cada una de las temperaturas a través de la prueba Chi-cuadrado, hubo diferencias estadísticamente significativas (.<0,05) en el comportamiento del Cu, del Sn y del Hg a los 400ºC y 600ºC de acuerdo al porcentaje de su peso atómico (Wt), definido como el promedio de la masa de cada elemento (Tabla 4).

Discusión

En la literatura especializada dentro del contexto forense, existen algunos reportes que han descrito el comportamiento de los materiales de uso odontológico a la acción de las altas temperaturas. Respecto a la amalgama de plata, Merlati et al., sometieron a altas temperaturas dientes restaurados con dicho material, evidenciando que a partir de los 200ºC aparecen “burbujas” en la superficie y que a los 600ºC el Hg se ha evaporado quedando la limadura (13).

Estos mismos investigadores, en otro estudio, aplicaron altas temperaturas a 75 dientes (25 dientes restaurados con amalgama de plata en preparaciones clase I y 25 dientes restaurados con amalgama de plata en preparaciones clase V) observando que en cada rango de temperatura se presentan cambios que se repiten en las diferentes muestras, hasta que a los 1.000ºC la amalgama de plata se desintegra (14).

Moreno et al. describieron que a los 200ºC y a los 400ºC las restauraciones de amalgama de plata sufren pérdida de brillo y formación de nódulos en la superficie; a los 600ºC adquieren un color negro opaco y pierden las características morfológicas conferidas durante el bruñido, a los 800ºC la textura es rugosa y algunos especímenes se encuentran fragmentados, finalmente entre los 1.000ºC y 1.200ºC se fragmentan (15). Patidar et al., sometieron a la acción de altas temperaturas dientes obturados con amalgama de plata, la cual desde los 200ºC presentó una superficie rugosa y fisurada, características que se hicieron más evidentes conforme aumentaba la temperatura, hasta que a los 800ºC se presentan unas estructuras globulares en la superficie de las restauraciones (18).

Aramburo et al. encontraron que a los 200ºC las amalgamas de plata se tornan opacas y rugosas al formarse en su superficie nódulos, a los 400ºC pierden brillo y se observan fisuras, a los 600ºC se observan de color negro, a los 800ºC continúan de color negro y presentan nódulos redondeados y fisuras internas, y a los 1.000ºC se encuentran fragmentadas y pulverizadas (19). Moreno y Mejía manifestaron que a los 400ºC la amalgama de plata presenta la superficie oclusal rugosa asociada a la aparición de nódulos que surgen al ebullir el Hg a través de burbujas gaseosas, las cuales al disminuir la temperatura por acción de la presión ambiental agrupan los otros elementos de la aleación que son arrastrados por el Hg para constituir estos nódulos (20). Vázquez et al. encontraron que a los 200ºC las restauraciones en amalgama de plata se tornan opacas y rugosas al formarse en su superficie nódulos, a los 400ºC se oscurecen y se forman grietas superficiales, a los 600ºC adquieren color negro y se pierden las caracterizaciones morfológicas, y entre los 800ºC y 1.000ºC presentan nódulos redondeados (21).

Todos estos estudios in vitro concluyeron que las restauraciones en amalgama de plata cuentan con gran resistencia a las altas temperaturas, pese a la formación de fisuras y grietas. Además, resaltaron la formación estructuras esféricas o globulares en la superficie del biomaterial, las cuales habían sido descritas inicialmente por Günther y Schmidt –citados por Rötzscher et al. (22)– como “balas de plata”.

En este estudio, entre los 200ºC y 400ºC, la superficie de los cuerpos de prueba se observa rugosa debido a la aparición de nódulos que surgen por la movilización del Hg desde la matriz al entrar en ebullición conforme aumenta la temperatura, al mismo tiempo que arrastra consigo partículas de Ag hacia la superficie de la amalgama de plata y que luego por la presión y la disminución de la temperatura se agrupan para conformar las llamadas “balas de plata”, es decir, la temperatura afecta la fase gamma 1. Finalmente, cuando la temperatura asciende a 600ºC, el Hg se evapora dejando fisuras y grietas en donde se encontraban los nódulos, ocasionando que la Ag forme conglomerados con el Cu y el Sn, debido a la oxidación del Cu y a la temprana fusión del Sn (desde los 200ºC) (23, 24, 25).

Este comportamiento macroscópico se pudo corroborar con MEB. En los cuerpos de prueba del grupo control se pudo describir la matriz de amalgama de plata conformada por las fases gamma 1 de Ag-Hg rodeada de la fase eta de Cu-Sn (propia de las amalgamas con alto contenido de Cu), además de partículas eutécticas de Ag-Cu y partículas de Ag, Cu y Sn que no reaccionaron (26).

Al aumentar la temperatura entre 200ºC y 400ºC, la fase gamma 1 es la primera que se afecta. Al ebullir el Hg, este se deplaza hacia la superficie arrastrando partículas de Ag y dejando espacios en la matriz de la amalgama de plata; si la temperatura disminuye la fase gamma 1 constituye los nódulos en la superficie de los cuerpos de prueba. Ya para el caso de los cuerpos de prueba sometidos a 600ºC, el Hg se evapora destruyendo la fase gamma 1 y dejando fisuras y grietas en el lugar donde se conformaron los nódulos. Si tenemos en cuenta que la función de la fase gamma 1 es brindar resistencia a la aleación para evitar fractura, una vez destruida, los cuerpos de prueba fueron suceptibles a la fragmentación, y solo lograron mantener su forma por el alto contenido de Cu, el cual esta conformando conglomerados ternarios de Ag-Cu-Sn a partir de la fase eta y partículas eutécticas de Ag-Cu (12).

Los estudios sobre el comportamiento de la amalgama de plata a las altas temperaturas se han realizado con intereses clínicos, alcanzando temperaturas por debajo de los 100ºC. Este tipo de estudios han descrito que, a temperaturas por encima de los 70ºC, se altera químicamente la fase gamma 1 por la formación de conglomerados ternarios de Ag-Hg-Sn, esto favorece la corrosión y la formación de poros en la matriz de amalgama, y morfológicamente tras el aumento de tamaño de las partículas (27). Este comportamiento de la fase gamma 1 se pudo corroborar con el análisis espectrofotométrico, donde se evidenció la forma como el Wt del Hg –asociado a su ebullición– y del Cu –asociado a su oxidación– aumenta en la superficie de los cuerpos de prueba a los 200ºC y 400ºC. Finalmente, el Wt del Hg disminuye –asociado a su evaporación– y el del Sn aumenta –asociado a su fusión– a los 600ºC (23,24).

Cabe anotar que la Ag fue arrastrada por la afinidad química con el Hg. Por lo tanto, el comportamiento de la amalgama de plata evidenció que conforme aumenta la temperatura, la matriz se disoció, de tal forma que el Hg ebullió y se desplazó hacia la superficie de los cuerpos de prueba mientras arrastró a la Ag, la cual se concentró en lugares espécíficos en donde se formaron los nódulos. Posteriormente, al aumentar la temperatura a 600ºC el Hg se evaporó, mientras que el Cu y el Sn se precipitaron hacia la superficie y conformaron grandes conglomerados ternarios junto con la Ag; esto ocasionó poros, fisuras y grietas en toda la matriz, mucho más evidentes en el lugar en donde se formarón los nódulos. Este comportamiento fue similar en las tres marcas comerciales de amalgama de plata; no obstante, la diferencia en el comportamiento del Hg para la marca comercial Nu Alloy® Newstethic® fue evidente, debido a su mayor porcentaje en la composición de esta amalgama de plata.

Conclusiones

Los cuerpos de prueba de las tres marcas comerciales de amalgama de plata sufren cambios en su estructura en la medida que aumenta la temperatura. De esta forma, la disociación de la matriz se debe a la ebullición del Hg (entre 200ºC y 400ºC) y su posterior evaporación (600ºC), al arrastre de Ag hacia la superficie por su afinidad química por el Hg, y a la conformación de conglomerados ternarios de Ag-Sn-Cu.

La formación de los nódulos de Ag fue explicada, a través de MEB y espectrofotometría, como una consecuencia del comportamiento de la fase gamma 1 de Ag-Hg al aumentar la temperatura, la cual empieza a disociarse a los 200ºC en los cuerpos de prueba de Admix® SDI® y a los 400ºC en los cuerpos de prueba de Contour® Kerr® y de Nu Alloy® Newstethic®. Cabe resaltar que la aparición y conformación de las balas plata en la medida que aumenta la temperatura, resultan fundamentales al momento de determinar si la amalgama de plata resultó quemada, carbonizada e incinerada, lo cual es de gran utilidad en el contexto odontológico forense.

Se encontraron diferencias en el comportamiento del Hg en la marca comercial Nu Alloy® Newstethic® respecto a Admix® SDI® y a Contour® Kerr®; sin embargo, las diferencias no fueron los suficientemente significativas como para diferenciar las tres marcas comerciales de amalgama de plata a través de EDS debido a la capacidad de detección en áreas microscópicas. De allí que su utilidad forense, al momento de generar marcadores durante el cotejo antemortem-postmortem, se limitada en el caso de cadáveres quemados, carbonizados e incinerados. Se recomienda hacer espectrofotometría de masas para determinar si existen diferencias significativas en la concentración de los elementos constitutivos Cu-Hg-Ag-Sn entre los cuerpos de prueba de las tres marcas comerciales de amalgama de plata.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Laboratorio Docente de Obtención y Análisis de Imágenes de la Escuela de Odontología de la Universidad del Valle por la asesoría prestada durante el análisis de la muestra.

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