DOI: 10.26820/recimundo/7.(2).jun.2023.310-319
URL: https://recimundo.com/index.php/es/article/view/2054
EDITORIAL: Saberes del Conocimiento
REVISTA: RECIMUNDO
ISSN: 2588-073X
TIPO DE INVESTIGACIÓN: Artículo de Investigación
CÓDIGO UNESCO: 32 Ciencias Médicas
PAGINAS: 310-319
Resistencia a la exión y módulo Weibull de
Poliéter Éter Cetona
Flexural strength and Weibull modulus of Polyether Ether Ketone
Resistência à flexão e módulo de Weibull da Poliéter-Éter-Cetona
Harold Emilio Montalvo Gaibor
1
; Bolívar Andrés Delgado Gaete
2
RECIBIDO: 29/04/2023 ACEPTADO: 22/05/2023 PUBLICADO: 25/06/2023
1. Odontólogo; Posgradista en Rehabilitación Oral; Facultad de Odontología de la Universidad Central del
Ecuador; Quito, Ecuador; hemontalvo@uce.edu.ec; https://orcid.org/0000-0002-4352-386X
2. Especialista en Rehabilitación Oral; Máster Universitario en Ciencias Odontológicas; Odontólogo; Docen-
te de Pregrado; Facultad de Odontología de la Universidad Católica de Cuenca; Docente de Posgrado
de Rehabilitación Oral; Facultad de Odontología de la Universidad Central del Ecuador; Quito, Ecuador;
badelgado@uce.edu.ec; https://orcid.org/0000-0001-5586-2829
CORRESPONDENCIA
Harold Emilio Montalvo Gaibor
hemontalvo@uce.edu.ec
Quito, Ecuador
© RECIMUNDO; Editorial Saberes del Conocimiento, 2023
RESUMEN
Objetivo general: Evaluar la resistencia a la flexión y módulo Weibull del Poliéter Éter Cetona (PEEK) empleado como
material odontológico, a través de ensayos de flexión de 3 puntos. Materiales y métodos: Estudio experimental e in vitro,
la muestra fueron 60 cubetillas en forma cuadrangular del PEEK, que se dividió en Grupo 1 (n=30): Muestras de PEEK
de China (PEEK Disc, Vasden, Shenzhen Guangdong China) y Grupo 2 (n=30): Muestras de PEEK norteamericana (Arco
TriLor, Harvest Dental Products, EE. UU), las medidas del disco son de 98 mm de diámetro x 20 mm de ancho, se pro-
cedió a fresar los discos y obtener las planchas de 20mm x 2 mm, las cuales con un microtomo electrónico se cortaron
las cubetillas de las dimensiones de acuerdo con el ISO 4049/2000. Las muestras estuvieron expuestas a 10000 ciclos
térmicos de 5 a 55°C con un tiempo de inmersión de 30s en un termociclador y se almacenaron en agua destilada a (37ºC
± 1ºC) durante 24 h. Para las cargas de flexión de 3 puntos se utilizó una máquina de ensayo universal Microtensil OM
100 con una velocidad de cruceta de 1 mm/min. Los datos fueron procesados con la prueba de normalidad Shapiro Wilk,
T Student con un nivel de confianza del 95%. Resultados: Se demostró diferencia significativa entre la resistencia a la
flexión del grupo 1 y 2 (p=0,000), donde el mayor valor es reportado por el grupo 2, la mayor media del módulo de Weibull
fue obtenida por el grupo 1, con una resistencia de falla para el grupo 1 σ_0=214,40±0,25 MPa,65,55% y el grupo 2 de
σ_0=247,30±32,12 MPa,65,99%. Conclusión: El grupo 2 soporta mayor carga de flexión, sin embargo, ambos grupos de
estudio tienen similar resistencia de falla en el punto cero, es necesario ampliar las investigaciones utilizando el análisis
de Weibull en los Poliéter Éter Cetona empleados en odontología.
Palabras clave: Resistencia a la Flexión, Módulo de Weibull, Poliéter Éter Cetona, Ensayo de Flexión.
ABSTRACT
General objective: To evaluate the flexural strength and Weibull modulus of Polyether Ether Ketone (PEEK) used as a
dental material, through 3-point bending tests. Materials and methods: Experimental and in vitro study, the sample was 60
quadrangular shaped PEEK trays, which were divided into Group 1 (n=30): PEEK samples from China (PEEK Disc, Vasden,
Shenzhen Guangdong China) and Group 2 (n=30): North American PEEK samples (Arco TriLor, Harvest Dental Products,
USA). The discs were milled to obtain plates of 20 mm x 2 mm, which were cut with an electronic microtome to the dimen-
sions according to ISO 4049/2000. The samples were exposed to 10000 thermal cycles from 5 to 55°C with an immersion
time of 30s in a thermocycler and stored in distilled water at (37°C ± 1°C) for 24 h. A Microtensil OM 100 universal testing
machine with a crosshead speed of 1 mm/min was used for the 3-point bending loads. The data were processed with the
Shapiro Wilk normality test, T Student with a confidence level of 95%. Results: Significant difference was demonstrated
between the flexural strength of group 1 and 2 (p=0.000), where the highest value is reported by group 2, the highest mean
Weibull modulus was obtained by group 1, with a failure strength for group 1 σ_0=214.40±0.25 MPa,65.55% and group 2
of σ_0=247.30±32.12 MPa,65.99%. Conclusion: Group 2 supports higher bending load, however, both study groups have
similar failure resistance at zero point, it is necessary to extend the investigations using Weibull analysis in Polyether Ether
Ketone used in dentistry.
Keywords: NFlexural Strength, Weibull Modulus, Polyether Ether Ketone, Flexural Test.
RESUMO
Objetivo geral: Avaliar a resistência à flexão e o módulo de Weibull do Poliéter Éter Cetona (PEEK) utilizado como material
odontológico, através de ensaios de flexão em 3 pontos. Materiais e métodos: Estudo experimental e in vitro, a amostra
foi de 60 moldeiras de PEEK de formato quadrangular, que foram divididas em Grupo 1 (n=30): Amostras de PEEK da
China (PEEK Disc, Vasden, Shenzhen Guangdong China) e Grupo 2 (n=30): Amostras de PEEK da América do Norte
(Arco TriLor, Harvest Dental Products, EUA). Os discos foram fresados para obter placas de 20 mm x 2 mm, que foram
cortadas com um micrótomo eletrónico com as dimensões de acordo com a norma ISO 4049/2000. As amostras foram
expostas a 10000 ciclos térmicos de 5 a 55°C com um tempo de imersão de 30s num termociclador e armazenadas em
água destilada a (37°C ± 1°C) durante 24 h. Foi utilizada uma máquina de ensaios universal Microtensil OM 100 com uma
velocidade de cruzamento de 1 mm/min para as cargas de flexão de 3 pontos. Os dados foram processados com o teste
de normalidade Shapiro Wilk, T Student com um nível de confiança de 95%. Resultados: Foi demonstrada diferença signi-
ficativa entre a resistência à flexão do grupo 1 e 2 (p=0,000), onde o valor mais alto é reportado pelo grupo 2, o módulo de
Weibull médio mais alto foi obtido pelo grupo 1, com uma resistência à falha para o grupo 1 σ_0=214,40±0,25 MPa,65,55%
e para o grupo 2 de σ_0=247,30±32,12 MPa,65,99%. Conclusão: O grupo 2 suporta maior carga de flexão, no entanto,
ambos os grupos de estudo possuem resistência à falha semelhante no ponto zero, é necessário ampliar as investigações
utilizando a análise de Weibull em Poliéter Éter Cetona utilizado em odontologia.
Palavras-chave: Resistência à Flexão, Módulo de Weibull, Poliéter Éter Cetona, Ensaio de Flexão.
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RECIMUNDO VOL. 7 N°2 (2023)
Introducción
La Poliéter Éter Cetona (PEEK) es un ma-
terial polimérico termoplástico y semicris-
talino producido sintéticamente que está
compuesto por una cadena molecular de
elemento aromático, y está interconecta-
do por grupos funcionales cetona y éter, el
PEEK ha sido utilizado en diversas áreas
médicas, como una opción para sustituir el
titanio en las prótesis 1, por poseer un mó-
dulo de elasticidad (4 GPA) que demues-
tran resultados similares al hueso cortical
2. Además, presenta una ductilidad consi-
derable, resiste los grandes flujos deforma-
tivos de fuerzas de compresión y pruebas
de tensión uniaxial, con una densidad de
1,32 g/cm3 y una gran resistencia a la de-
formación y la fatiga, por esta razón se ha
empleado en la odontología para realizar
prótesis dentales y aplicaciones médico -
ortopédicas como implantes articulares de
reemplazo óseo, tornillos y clavos
3
.
De acuerdo a investigaciones previas, ma-
nifiestan que el PEEK tiene una resistencia a
la flexión entre 140 a 170 MPa, con una ma-
yor resistencia a la fractura que la zirconia y
la cerámica, además han demostrado que
las propiedades de tracción de este ma-
terial es similar al de esmalte y la dentina,
también puede exhibir un mejor efecto de
protección contra el estrés en comparación
con el titanio y puede considerarse como
un buen material sustituto dental 4. Sin em-
bargo, en comparación con los materiales
convencionales, la rigidez de PEEK no es
suficiente para soportar la tensión de car-
ga, por eso en algunas ocasiones se mez-
cla con otros elementos para aumentar la
resistencia a la tracción y a la flexión, este
último relacionado con la ruptura del mismo
y la capacidad a mantener la estabilidad
al estar expuesta a la fuerza que se aplica
perpendicular al eje longitudinal
5
.
Tal como lo demostró Luo et al. 2023
6
, en
una revisión sistemática reportó los valores
de promedios de la resistencia a la flexión de
PEEK impreso con modelado por deposición
MONTALVO GAIBOR, H. E., & DELGADO GAETE, B. A.
fundida (FDM) de 104,65 MPa
7
, PEEK refor-
zado con fibra de carbono es de 264,6 MPa
8
, 30% PEEK reforzado con fibra de vidrio con
167 MPa
9
, Bio-PEAK (PEEK relleno con 5 %
de TiO
2
) con valores de resistencia a la flexión
entre 190 - 210 MPa, CAM. BioHPP (PEEK re-
lleno con 20 - 30 % de TiO
2
) con 160 MPa
10
, PEEK relleno con un 30 % de TiO
2
de 163
MPa
8
, obteniendo mejores resultados los re-
forzados con fibra de carbono y vidrio.
En cuanto a la resistencia a la flexión, una in-
vestigación previa es la de Lee et al. 2017
11
,
donde evaluaron el comportamiento biome-
cánico incluyendo la resistencia a la flexión
del polímero de alto rendimiento PEKK (Cen-
dres+Métaux, Milano, Italia) como material
de post-núcleo dental intrarradicular a través
de un estudio de elementos finitos, identifi-
cando que el PEEK presenta una alta resis-
tencia a la fractura con un módulo elástico
y una resistencia a la flexión (200 MPA) sig-
nificativamente más bajos en comparación
con el sistema de postes de metal y fibra de
vidrio, no obstante es similar a la resistencia
a la flexión que la dentina, con una mayor re-
sistencia de la flexión y factor de seguridad
del poste de PEEK favorable en contraste al
cemento y la corona de cerámica.
Otro parámetro físico que se estudió en la
presente investigación es el módulo de Wei-
bull en los PEEK, considerada como una
medida de la dispersión de los valores de
resistencia y proporciona información sobre
la homogeneidad estructural de un material
12
, se puede obtener un valor o análisis de
las condiciones donde ocurren las primeras
fallas por el esfuerzo del material sin llegar
a la fractura, donde cada falla presenta una
distribución diferente; como el caso de mi-
crofracturas o por defecto de los poros del
material
13
, a pesar de la importancia clínica
son limitados los estudios que reportan este
módulo en materiales odontológicos.
Sobre el módulo de Weibull, el estudio de
Rodríguez et al. 2021
14
estudiaron la car-
ga de fractura y el módulo Weibull en es-
tructuras de prótesis dentales fresadas con
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RECIMUNDO VOL. 7 N°2 (2023)
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN Y MÓDULO WEIBULL DE POLIÉTER ÉTER CETONA
CAD-CAM de PEEK (Bio-P; DEGOS Dental,
Regenstauf, Alemania), zirconia y metal, em-
plearon una prueba de flexión de 3 puntos
en una máquina de ensayo universal, con
lo cual lograron la fractura e identificaron el
análisis del módulo Weibull, confirmó que el
PEEK estuvo en el rango de mayor elastici-
dad y fractura del material en comparación
con la zirconia, sin embargo es menor el
porcentaje del módulo que el metal.
Prechtel et al. 2020
12
, determinaron la car-
ga de fractura, el tipo de fractura, módulo
de Weibull en incrustaciones de 4 marcas
comerciales de PEEK impresas en 3D y
comparadas con incrustaciones de PEEK
indirectas molidas, dientes sanos y relle-
nos de resina, efectuaron mediciones de
carga de fractura en una máquina de prue-
ba universal (Zwick 1445, ZwickRoell, Ulm,
Alemania), evidenciando que los materiales
PEEK tienen los siguientes valores prome-
dios del módulo de Weibull (m) para Es-
sentium PEEK es de 4,2; KetaSpire® PEEK
MS-NT1 es de 2,7; VESTAKEEP® i4G (exp.
material) es de 5,3; VICTREX®PEEK 450G
de 3,4; JUVORA™ de 7,4; diente sano con
un valor 3,8 y resina de 3,7.
Aunque el PEEK ofrece diferentes ventajas
desde el punto de vista de las propiedades
mecánicas, en especial la resistencia a la
flexión en comparación con la cerámica, zir-
conia y titanio, es de importancia ampliar los
estudios in vitro para establecer el módulo
de Weibull del PEEK, el cual es indicativo
de la confiabilidad de un material en fun-
ción de la dispersión de los defectos, con
estos valores se puede indicar un 63,2% de
la probabilidad de falla antes de la fractu-
ra, también es posible identificar el tipo de
defectos (poro, inclusión o aglomeración de
relleno), al igual que la resistencia a la fle-
xión, que es indicativo en la práctica clínica
de estabilidad y representa el punto en que
se fractura el material
15
.
Con la metodología que se aplicó en la pre-
sente investigación se aportó datos del mó-
dulo de Weibull y de la resistencia de la fle-
xión del PEEK, con la prueba de flexión del
material en tres puntos, procedimiento que
puede servir de precedente para futuras
investigaciones, al igual que con esta infor-
mación los especialistas podrán verificar la
resistencia a la flexión y las fallas estructu-
rales a través del módulo Weibull indicando
los posibles defectos por poros, microfrac-
turas o aglomeración de relleno, con esto
podrá considerar al PEEK como un material
factible técnicamente para la elaboración de
prótesis o como material de implantes y de-
cidir utilizarlo para el tratamiento dental de
los pacientes, de esta forma se evitará retra-
tamientos o dificultades que comprometan
el éxito de la cirugía o la prótesis. En fun-
ción de la problemática expuesta se plantea
evaluar la resistencia a la flexión y módulo
Weibull del Poliéter Éter Cetona (PEEK) em-
pleado como material odontológico, a través
de ensayos de flexión de 3 puntos.
Materiales y métodos
Diseño de la investigación
La investigación es experimental e in vitro,
donde se varió el tipo de PEEK que se em-
plean como material odontológico para de-
terminar la resistencia a la flexión y módulo
de Weibull, este procedimiento se efectuó
en un medio controlado (Laboratorio de bio-
materiales de la Universidad Católica de
Cuenca), a través de ensayos de flexión de
3 puntos.
Muestra
La muestra fueron seleccionada por conve-
niencia, estuvieron conformadas por 60 cu-
betillas en forma cuadrangular del PEEK, que
se divide en el Grupo 1 (n=30): Muestras de
PEEK de China (PEEK Disc, Vasden, Shen-
zhen Guangdong China) y Grupo 2 (n=30):
Muestras de PEEK de EE.UU (Arco TriLor,
Harvest Dental Products, EE. UU), siguiendo
el procedimiento del artículo de Rodrigues
et al.
16
, quienes utilizaron 30 muestras por
cada grupo en que determinaron la resisten-
cia a la flexión y el módulo de Weibull.