Materiali compositi in odontoiatria: chimici, leggeri, fluidi, microriempiti

I compositi dentali sono composizioni polimeriche multifase di varie viscosità utilizzate per il trattamento e il restauro dei denti.

Comprendono una matrice organica, una carica inorganica (deve essere almeno il 50% in peso) e silano (idruro di silicio, che funge da legante tra la carica e la matrice).

La matrice è il fondamento composito, il suo scheletro, che ospita tutti gli altri componenti. Determina le principali proprietà: biocompatibilità, caratteristiche adesive, plasticità. Influenza la stabilità del colore, la resistenza, il ritiro da polimerizzazione.

La matrice è basata su resine polimeriche: decandiolo metacrilato, bisfenolo glicidil metacrilato, urentandimetil metacrilato e altri. Per conferire le proprietà necessarie, gli additivi vengono introdotti nella resina.

1. Inibitori di polimerizzazione. Aumentano il tempo di lavoro, aumentano la durata di conservazione.
2. Catalizzatori. Viene avviato il processo di polimerizzazione. I co-catalizzatori forniscono la polimerizzazione chimica. I fotoiniziatori sono responsabili della polimerizzazione delle formulazioni fotopolimerizzabili.
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3. Assorbitori UVL (stabilizzanti UV). Previene lo scolorimento causato dalla luce solare.

Il riempitivo è presente nella sostanza sotto forma di particelle, uniformemente distribuite nella resina. Il loro tipo, dimensione e forma determinano l'assorbimento d'acqua, la radiopacità, la resistenza, il ritiro e la resistenza all'abrasione.

Il riempitivo è composto dai seguenti materiali:

• bicchiere;
• silice;
• frantumato polimerizzato;
• silicato di titanio e zirconio;
• quarzo;
• sali pesanti;
• alcuni ossidi metallici.

Il silano è una sostanza bifunzionale che fornisce un legame tra una matrice organica e un riempitivo inorganico. La sua presenza è una caratteristica delle sostanze dentali che le distinguono dalle plastiche.

Classificazione dei compositi

Complessità e ramificazione della classificazione materiali dentali grazie all'ampio assortimento, al costante aggiornamento, alla varietà di tipologie e forme dei suoi componenti.

La classificazione tiene conto:

• Composizione chimica;
• la dimensione della frazione di riempimento;
• composizione delle particelle;
• grado di riempimento;
• metodo di polimerizzazione;
• consistenza;
• appuntamento.

Composizione chimica

In base alla composizione chimica della matrice, i compositi si suddividono in:

• tradizionale;
• ormotori.

Quest'ultimo sta per “ceramica organicamente modificata”. È un nuovo tipo di formulazione dentale che si è evoluto da miglioramenti e modifiche alle matrici tradizionali.

Gli Ormocker hanno una maggiore compatibilità biologica (la quantità di monomeri liberi in essi contenuti è ridotta a minimo), basso ritiro (1,9%), più forte legame con il riempitivo e alto fisico e meccanico caratteristiche.

Dimensioni delle particelle di riempitivo

Questo parametro influisce su proprietà importanti come la resistenza all'usura e la lucidabilità. Più piccoli sono i grani di riempimento, maggiore è la resistenza all'usura e maggiore è la durata della brillantezza a secco.

Grandi frazioni (più di 0,1 micron) sono ottenute da sali metallici: alluminio, bario, litio, stronzio, titanio, nonché vetro e quarzo. Il nanofiller è costituito da biossido di silicio. Se il materiale contiene riempitivo con granulometrie diverse, il valore medio è indicato nella descrizione per esso.

Esistono i seguenti tipi di sostanze a seconda della dimensione delle particelle di riempitivo.

• microriempito: le dimensioni dei grani variano nell'intervallo 0,04-0,4 micron;
• miniriempito - 1-5 micron;
• macro-riempito - 8 micron e oltre;
• microibrido - esistono 2 tipi di riempitivo - con dimensioni delle particelle di 1-5 micron e 0,04-0,1 micron;
• macroibrido - 8-12 micron e 0,04-0,1 micron;
• composizioni ibride a riempimento massimo (totalmente eseguite) - 0,01-0,1 micron, 1-5 micron, 8-5 micron, 1-5 micron;
• nanoriempito (nanocluster) - fino a 100 nm;
• nanoibrido - una miscela di dimensioni 0,004-3 micron.

Composizione delle particelle

È stato scoperto che l'uso simultaneo di particelle di riempitivo grossolane e fini migliora la resistenza all'abrasione, la forza e l'adattamento del bordo. Inoltre avvicina il valore della sua dilatazione termica ai valori che hanno i tessuti dei denti.

Per il tipo di combinazione di dimensioni delle particelle, si distinguono:

1. Omogeneo (microriempito, macroriempito, miniriempito).
2. Eterogeneo (micro e macroibrido, nanoibrido, massimamente riempito).
3. Totalmente eseguito (include particelle di diverse dimensioni - micro, macro, mini). Il grado di riempimento di questi materiali è dell'80-90%, il restringimento è dell'1,7-2,0%.

Grado di riempimento

I compositi per l'odontoiatria sono caratterizzati dal riempimento: il peso o il contenuto volumetrico del riempitivo nella matrice, espresso in percentuale. Il grado di riempimento determina molte proprietà: restringimento, radiopacità, caratteristiche ottiche, resistenza. Maggiore è la pienezza, più forte è la sostanza, minore è il ritiro, migliore è la radiopacità. In base al grado di pienezza, le sostanze si dividono in:

• molto riempito - oltre il 70% in peso;
• medio pieno - 65-75%;
• debolmente riempito - meno del 65%.

Metodo di polimerizzazione

Il processo di polimerizzazione (curing) della matrice consiste nella trasformazione di composti a basso peso molecolare (monomeri) in composti a grande peso molecolare (polimeri). La reazione avviene a causa dei radicali liberi formati quando viene attivato l'iniziatore di polimerizzazione.

Durante l'indurimento, il composito si restringe di volume, la sua densità aumenta, il che porta a una contrazione del 2-6%. La diminuzione di volume è dovuta alla diminuzione della distanza tra i monomeri. La reazione di polimerizzazione è innescata da una sostanza speciale - un iniziatore, in base al tipo di attivazione di cui tutte le sostanze dentali sono suddivise in:

• leggero;
• chimico;
• doppia polimerizzazione.

Per la polimerizzazione dei materiali fotopolimerizzabili vengono utilizzati canforochinone, lucerina, fenil-propandione. Nelle sostanze a polimerizzazione chimica vengono utilizzati perossido di benzene e ammine.

Il tipo di iniziatore fotopolimerizzabile determina la sorgente luminosa. In particolare, i materiali contenenti lucerina sono scarsamente polimerizzati da lampade al plasma e diodi. Le sostanze moderne contengono diversi iniziatori, il che consente di utilizzare diverse fonti di luce per la polimerizzazione.

Consistenza

Insieme alle miscele pastose, vengono utilizzate anche quelle fluide. Per la loro fabbricazione vengono utilizzate matrici modificate con resine ad alto flusso.

In base al grado di densità, si distinguono:

• viscosità normale;
• fluido (suddiviso in fluido basso, medio e alto);
• comprimibili o condensabili (alta densità).

Appuntamento

A causa del fatto che i denti anteriori e posteriori subiscono carichi diversi, le sostanze utilizzate per il loro restauro possono differire in modo significativo nelle loro caratteristiche. A seconda dello scopo, i compositi sono suddivisi in composizioni:

• per il trattamento dei denti laterali (masticatori);
• per il restauro dei denti anteriori;
• materiali versatili utilizzati per ripristinare i denti anteriori e posteriori.

Proprietà dei compositi

I compositi hanno una serie di caratteristiche tecnologiche e operative stabilite in essi dal produttore. È impossibile cambiarli, quindi l'unico modo per trovare il materiale giusto è essere ben informati sui parametri di una particolare composizione.

Le principali proprietà delle sostanze dentali:

1. Resistenza a compressione / trazione. Varia a seconda della pienezza e della consistenza. Per le composizioni impacchettabili più durevoli raggiunge i 450 MPa, per le composizioni fluide scende a 220 MPa.
2. Resistenza all'usura. Si osserva il seguente schema: più fini sono i grani di riempimento, maggiore è la resistenza all'usura.
3. Proprietà ottiche (opacità, opalescenza, ecc.). L'opacità è la capacità di intrappolare la luce visibile, cioè l'opacità, l'opacità del materiale.
4. radiopacità. Determinato dal tipo e dalla quantità di riempitivo. Espressa come percentuale del valore di riferimento - la radiopacità di una lastra di alluminio spessa 1 mm. Ad esempio, la radiopacità dello smalto è del 230%, la dentina del 150%. In generale, questo parametro varia dal 130% per il fluido al 350% per la dentina nanocompositi. L'elevata radiopacità rende il materiale ben visibile sulle immagini a raggi X, aumenta l'accuratezza diagnostica.
5. Ritiro da polimerizzazione. Il ritiro minimo possibile è dell'1,6%, il massimo è del 5,5%. La maggior parte delle sostanze ha un restringimento del 2-3%. Il suo valore dipende principalmente dalla pienezza. Per le formulazioni fluide, è in media del 3,5–5%, per i consumatori e le formulazioni comprimibili – 1,7–2%.
6. Tissotropia - una variazione di viscosità sotto un carico meccanico, un aumento della fluidità quando viene applicato un carico e un aumento della viscosità a riposo.
7. Dilatazione termica. Idealmente, dovrebbe essere uguale all'espansione termica del tessuto dentale.
8. Elasticità. Caratterizza la resistenza di un materiale alla compressione e alla tensione durante la deformazione elastica. Tutte le sostanze composite sono più elastiche dei tessuti dei denti duri. Le composizioni fluide e microfile hanno un modulo di elasticità inferiore.
9. Biocompatibilità. Dipende principalmente dal volume del monomero residuo (non polimerizzato). Il suo livello è regolato da standard internazionali (ISO). È impossibile ottenere una polimerizzazione al 100%. I prodotti fotopolimerizzabili hanno un volume di monomero residuo inferiore rispetto a quelli fotopolimerizzabili. Dopo una corretta polimerizzazione, tutte le formulazioni moderne sono atossiche.
10. Proprietà di lavoro. Sono composti da una serie di fattori: la velocità e la comodità di lavorare con i compositi, l'efficienza, la versatilità. La comodità del lavoro, a sua volta, dipende dalla viscosità, dal tipo di confezionamento e da altre caratteristiche che influenzano la facilità di inserimento nella cavità del dente, la sua distribuzione e modellazione.
11. Estetica. È determinato dalla lucidabilità, dalla durata della ritenzione della brillantezza a secco, dal numero di sfumature di colore. I più estetici sono i gyomer e nanocompositicon più di 40 sfumature di colore. Grazie a ciò, è possibile imitare la tonalità di colore del dente e del suo smalto nel modo più accurato possibile.

Materiali a polimerizzazione chimica

I compositi a polimerizzazione chimica sono principalmente rappresentati da composizioni ibride e microriempite. Modulo di rilascio - "liquido / polvere" o "pasta / pasta".

Vantaggi delle formulazioni a polimerizzazione chimica:

• morbido scorrevole a basso ritiro;
• buona apparenza;
• breve tempo necessario per il restauro.

Svantaggi:

• la necessità di un dosaggio accurato;
• tempo limitato per il lavoro;
• bassa lucidabilità e solidità del colore rispetto alla fotopolimerizzazione;
• fruibilità ridotta;
• quantità relativamente grande di monomero non reagito.

Il sistema adesivo della sostanza a polimerizzazione chimica è progettato per legare il materiale allo smalto del dente anziché alla dentina. Per adattarsi a quest'ultimo, viene utilizzato un tampone isolante o un sistema adesivo universale smalto-dentina.

Materiali fotopolimerizzabili

I compositi fotopolimerizzabili sono disponibili come pasta monocomponente o come sostanza fluida. L'iniziatore della polimerizzazione è un componente che assorbe la luce, il più delle volte il canforochinone. Quando viene irradiato con la luce, si formano radicali liberi, a causa dei quali avviene la polimerizzazione.

Vantaggi:

• non è richiesta la miscelazione e la garanzia dell'omogeneità della miscela;
• il restauro può essere modellato prima della polimerizzazione;
• elevata estetica e solidità del colore (per l'assenza di additivi indurenti).

Il principale svantaggio delle miscele fotopolimerizzabili è la disomogeneità del grado e della profondità di polimerizzazione, che dipende dalla trasparenza e dalla tonalità del colore, nonché dalla potenza della sorgente luminosa.

Per migliorare la qualità della polimerizzazione, ridurre il ritiro e le sollecitazioni, viene utilizzata l'applicazione strato per strato.

Le sostanze fotoinduribili sono generalmente incompatibili con quelle chimicamente curabili.

Macroriempito

La storia dei compositi dentali è iniziata con miscele macroriempite. Pertanto, è del tutto naturale che sotto alcuni aspetti siano inferiori ai loro seguaci. Ma hanno anche dei vantaggi:

• molta forza;
• radiopacità soddisfacente;
• buone proprietà ottiche.

Ma ci sono ancora altri svantaggi:

• scarsa lucidabilità, mancanza di brillantezza secca;
• grande rugosità della superficie di riempimento;
• formazione della placca;
• bassa solidità del colore.

Tutto ciò porta ad una diminuzione dell'estetica del restauro e ad un'usura relativamente rapida della matrice, dalla quale le singole particelle vengono esfoliate, lasciando dei crateri. L'usura accelerata dell'otturazione provoca un cambiamento nel piano occlusale e uno spostamento (migrazione) dei denti.

Microriempito

I compositi microriempiti (microfili) sono stati sviluppati quasi 50 anni fa. Per l'epoca rappresentavano una vera svolta nella tecnologia del restauro, in quanto garantivano un'eccellente lucidabilità e un'elevata estetica del restauro.

Inizialmente, le sostanze microriempite avevano una dimensione delle particelle di circa 1 micron. Attualmente è solo 0,04 micron. Le composizioni microfile sono utilizzate principalmente per il restauro di riuniti anteriori e la produzione di faccette dirette.

Vantaggi:

• elevata solidità del colore, lucidabilità e resistenza all'usura;
• superficie lucida a lunga durata;
• buona estetica.

Svantaggi:

• resistenza relativamente bassa;
• significativo ritiro da polimerizzazione ed espansione termica.

Materiali fluidi

I fluidi vengono utilizzati principalmente per il riempimento di piccole cavità cariose, nonché dove sono richieste un'adesione marginale di alta qualità e la compensazione del ritiro da polimerizzazione.

Vantaggi dei compositi fluidi:

• piccolo modulo di elasticità;
• facilità d'uso;
• buona lucidabilità ed estetica.

Svantaggi:

• forza insufficiente;
• restringimento significativo:
• bassa radiopacità.

Ibrido

Le formulazioni ibride sono le più utilizzate oggi materiale dentale. In gran parte grazie alla sua versatilità. La limitazione d'uso esiste solo per le cavità cariose, alle quali è difficile accedere, e quindi è richiesta una sostanza di diversa consistenza.

Vantaggi:

• versatilità;
• la comodità d'uso;
• molta forza;
• maggiore estetica;
• radiopacità sufficiente.

Svantaggi:

• ritiro medio o superiore alla media;
• modulo di elasticità significativo;
• prezzo non sempre abbordabile.

Nanocompositi

Le composizioni di nanocluster sono considerate il gruppo più promettente di materiali da restauro. La loro caratteristica è l'utilizzo di un filler costituito da nanoparticelle (nanomeri e nanocluster), che garantiscono omogeneità ed elevato riempimento della matrice.

Vantaggi dei nanocompositi:

• elevata estetica, data da ottima lucidabilità e brillantezza a secco di lunga durata;
• proprietà di resistenza accettabili;
• basso restringimento.

Svantaggi:

• prezzo significativo;
• conoscenza insufficiente dei risultati del restauro.

Ormocker

L'emergere di ceramiche organicamente modificate è il risultato della ricerca di materiali con bassa contrazione da polimerizzazione e lunga durata. La modifica della matrice ha permesso di aumentare la densità del composito, ridurne il ritiro (inferiore al 2%) e raggiungere la quantità minima di monomero residuo. In termini di altre caratteristiche, i consumatori sono vicini a quelli ibridi.

Vantaggi di Ormoker:

• basso ritiro;
• assenza pratica di monomero residuo;
• molta forza;
• buona estetica.

Svantaggi:

• estetica di basso livello;
• alto prezzo;
• conoscenza insufficiente.

Requisiti per i compositi

La possibilità di otturazione diretta con compositi dentali ha ampliato notevolmente le possibilità restauro dentale. Le moderne sostanze polimeriche hanno un'elevata adesione ai denti, che non è inferiore alla connessione tra loro dei tessuti dei denti.

I compositi polimerici sono inerti e non tossici, il che consente loro di essere utilizzati senza distanziatori isolanti. Un importante vantaggio dei materiali è la capacità di una forma non polimerizzata (viscosa) di combinarsi con una polimerizzata (indurita).

Le caratteristiche principali delle sostanze sono in costante miglioramento: aumenta la tissotropia, ritiro da polimerizzazione, vengono aggiunte nuove sfumature di colore, resistenza alla compressione, resistenza alla trazione e abrasione.

Tuttavia, nonostante tutti questi progressi nello sviluppo, il materiale ideale non è stato ancora creato. Per risolvere con successo i problemi del restauro dentale, i compositi utilizzati devono avere le seguenti proprietà.

1. Elevata radiopacità dei materiali utilizzati per l'otturazione dei denti da masticare.
2. Buona adesione ai tessuti dei denti, garantendo la completa tenuta delle cavità interne dei denti restaurati.
3. Elevata resistenza alla compressione e alla trazione, resistenza all'abrasione. Queste proprietà sono particolarmente importanti per i materiali utilizzati per l'otturazione dei denti da masticare, poiché durante il processo di masticazione si creano carichi molto grandi sull'otturazione, che raggiungono i 70 kg.
4. Facilità e facilità d'uso. La sostanza deve essere facilmente introdotta nella cavità cariata e non creare problemi durante la formazione del ripieno.
5. Biocompatibilità con il cavo orale e i tessuti dei denti. Le sostanze non devono contenere sostanze che irritano la mucosa e la polpa.
6. Possibilità di stoccaggio a lungo termine senza deterioramento delle proprietà.
7. Mancanza di effetti sensibilizzanti sul medico e sul paziente.
8. Massima corrispondenza di colore, lucentezza, trasparenza del materiale polimerizzato ai tessuti dentali naturali. Conservazione della stabilità del colore.
9. La vicinanza delle caratteristiche fisiche (conducibilità termica, dilatazione termica, ecc.) a quelle del tessuto dentale.
10. Versatilità. La capacità di utilizzare la stessa sostanza in contesti clinici diversi. Oggi i più versatili sono gli ormoker e i compositi ibridi.
11. Disponibilità.

I compositi polimerici dentali competono con successo con altri composti di riempimento. I loro vantaggi includono elevata resistenza, resistenza all'usura, buone qualità estetiche, bassa polimerizzazione restringimento, versatilità, permettendo loro di essere utilizzati in varie situazioni cliniche, sul frontale e masticatori i denti.

Non c'è dubbio che nel prossimo futuro ci saranno nuovi materiali che soddisferanno al massimo i requisiti per un composito "ideale".