Gli effetti della polimerizzazione nella restaurativa moderna

  • Conoscere le caratteristiche dei compositi
  • Conoscere le fasi della fotopolimerizzazione.
  • Analizzare le criticità legate alla contrazione da fotopolimerizzazione
  • Quali protocolli minimizzano gli insuccessi in ambito di restaurativa adesiva?

L’introduzione della restaurativa adesiva e delle resine composite fotopolimerizzabili ha permesso un cambiamento radicale nell’approccio alla malattia cariosa. Al di là dei vantaggi di natura estetica e funzionale, si può affermare che tali materiali abbiano indotto un mutamento radicale anche nei protocolli operativi. Il workflow adesivo si basa sull’impiego di resine composite, la cui polimerizzazione viene attivata e portata a termine (completamente o almeno in parte) tramite light curing.

Per adottare i materiali compositi, i clinici hanno dovuto prendere confidenza con problematiche e potenziali complicanze che non venivano sperimentate allo stesso modo in passato. Da ciò sono derivate negli anni ulteriori spinte positive. Ne è un esempio la diffusione della diga in gomma la quale, tra i suoi numerosi vantaggi, permette di ottenere un campo asciutto, prerogativa imprescindibile della metodica adesiva e del processo di polimerizzazione. Un altro esempio fondamentale è rappresentato dalla contrazione da polimerizzazione. Per ovviare a tale problematica sono stati introdotti protocolli efficaci basati sulla stratificazione del composito, che hanno avuto anche il merito di standardizzare la tecnica di modellazione. Tali premesse rappresentano ad oggi alcune delle basi dell’education all’impiego dei compositi, i quali costituiscono uno standard operativo universale di comprovata efficacia clinica a lungo termine.

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Compositi: proprietà e clinica

L’utilizzo dei materiali compositi si basa su un concetto completamente diverso dalla ritenzione meccanica richiesta dall’amalgama d’argento: l’adesione chimica. Al giorno d’oggi, si potrà parlare a tutti gli effetti dell’odontoiatria adesiva come di una branca estremamente articolata della pratica clinica, in grado di coprire svariate richieste terapeutiche, dal trattamento minimamente invasivo fino a forme molto complesse di restauro, quali sono ad esempio faccette o intarsi. Ciò deriva dal fatto che i compositi permettono di agire con maggiore libertà rispetto agli schemi di preparazione cavitaria su cui essi stessi, nella maggior parte dei casi, si sono formati. Non è banale sottolineare come l’introduzione dei compositi abbia anche aperto la strada all’odontoiatria estetica contemporanea: sono oggi disponibili sistematiche basate sull’utilizzo di prodotti di grande qualità, in grado di ripristinare l’aspetto dell’elemento dentario nel pieno della sua naturalezza, a fronte di un costo biologico contenuto. La libertà operativa a cui si è fatto riferimento, naturalmente, non può prescindere dalla conoscenza della tecnologia di cui si dispone e, ancora prima, delle caratteristiche di un substrato particolare come quello dentario.

Composizione e caratteristiche dei compositi dentali
Le resine composite sono caratterizzate da 3 componenti principali: una matrice organica, un filler inorganico, un accopiante che lega matrice e filler e un sistema iniziatore:
  • matrice resinosa: è la componente organica e chimicamente attiva della resina; la maggior parte dei compositi si basa su una molecola sintetizzata nei primi anni ’60, il dis-GMA. Questa molecola organica, meglio nota con il nome di monomero di Bowen, conferisce fluidità al prodotto in condizioni di partenza; in seguito ad un preciso stimolo, derivante da un attivatore fisico/chimico, le molecole di dis-GMA polimerizzano, rendendo il materiale macroscopicamente rigido. L’attivazione è un processo complesso e gli attivatori possono essere indicati come la quarta componente di una resina: i compositi maggiormente diffusi in ambito conservativo si basano sull’attivazione attraverso l’esposizione a una luce a precisa lunghezza d’onda (fotopolimerizzazione). Questa componente è detta “matrice” perché è la fase continua nella quale sono dispersi gli altri componenti;
  • filler: come anticipato, la matrice circonda una quantità variabile di particelle inorganiche; queste possono variare dal punto di vista chimico e con esse variano le proprietà conferite al prodotto. Il composito potrà così presentare caratteristiche peculiari in termini di durezza, traslucenza e anche azione biologica;
  • accoppiante: si tratta del silano, una molecola dotata di due gruppi funzionali, un’ossidrile (dunque, a carattere polare) e un residuo terminare acrilico (apolare). Il silano ha un ruolo imprescindibile, sia nell’accoppiare le due componenti principali che nel permettere la polimerizzazione dei compositi dentali.

Zimmerli B, Strub M, Jeger F, e al Composite materials: composition, properties and clinical applications. A literature review. Schweiz Monatsschr Zahnmed 2010;120(11):972-86.]

 

Aspetti principali della polimerizzazione

La polimerizzazione si caratterizza per tre fasi consecutive: inizio, propagazione della catena, terminazione. Nella prima frase sono effettivamente attivati dei radicali liberi che non vengono rilasciati, ma vanno a cercare un sito ricco di elettroni, che trovano in corrispondenza del doppio legame C=C del monomero: qui avviene effettivamente la polimerizzazione. Nel light curing, è la radiazione elettromagnetica a fornire l’energia necessaria ad attivare i radicali, attraverso l’interazione con molecole fotoiniziatrici. Il processo sarà influenzato dalle caratteristiche della radiazione. Lo spettro del visibile si colloca in una ristretta forbice di lunghezze d’onda (λ = 390-700 nm): le più basse (λ = 380-450 nm) corrispondono al violetto, le più alte (λ = 620-750 nm) al rosso. Ai lati si collocano quindi radiazioni a bassa lunghezza d’onda (quindi alta frequenza e, di conseguenza, alta energia) che comprendono in particolare gli ultravioletti, e radiazioni a elevata lunghezza d’onda (bassa frequenza, bassa energia) che iniziano con gli infrarossi. È interessante come i primi sistemi fotopolimerizzanti fossero basati sulla luce ultravioletta: inibito l’impiego clinico di queste, oggi le radiazioni sono strettamente limitate allo spettro della luce visibile. La luce interagisce con un foto-attivatore contenuto nella resina e dotato di uno specifico picco di attivazione. Il più diffuso e, fino a pochi anni fa l’unico, in uso è il DL-canforochinone (CQ): dato che il picco di questo è posto a 468 nm, ragion per cui la maggior parte delle lampade lavora sulla ristrettissima forbice di 450-470 nm, che corrisponde in effetti al tipico blu della lampada fotopolimerizzante. In seguito sono stati introdotti e addizionati altri composti dotati di picchi di assorbimento diversi, che hanno anche in parte risolto le problematiche cromatiche determinate dal CQ (che ha un caratteristico colore giallo): 1-fenil-propanedione (PPD), ossido di monoacilfosfato (TPO, commercialmente noto come Lucirina), ossido di bisacilfosfato (Irgacure 819) e, da ultimo, Ivocerin®, composto brevettato e impiegato da un unico produttore. Le performance dei restauri diretti e indiretti passano da una corretta procedura di polimerizzazione. In questo step i monomeri vengono a trasformarsi in polimeri con conseguente riduzione del volume occupato dal materiale.
Un polimero occupa meno spazio e l’effetto di ciò provoca la cosidd
etta contrazione da polimerizzazione. Durante questo processo vengono rotti i deboli legame di Van der Waals, sostituiti da legami covalenti e questo porta ad un processo
di vetrificazione con conseguente perdita di fluidità.

Lampada fotopolimerizzante: il discrimine tra successo e insuccesso
Lampada fotopolimerizzante: il discrimine tra successo e insuccesso Diversi studi si sono soffermati sui risultati di un’incompleta polimerzzazione riscontrando che questa possa essere causa di discolorazioni, infiammazioni pulpari, sensibilità post-operatoria, fallimenti del restauro. I fattori che influiscono sulla polimerizzazione dovuti alle lampade fotopolimerizzanti sono:
  • intensità della luce;
  • tempo di esposizione;
  • lunghezza d’onda;
  • posizionamento e orientamento del puntale durante la polimerizzazione.

È necessario adottare dei dispositivi in grado di convertire efficacemente i compositi rispettando la struttura dentale, emettendo quindi dosi di calore massimamente abbattute. Negli anni sono state proposte diverse tecnologie alla base delle lampade fotopolimerizzanti, ma oggi quelle di gran lunga più diffuse sono quelle a LED. Il LED emette una luce di colore blu che viene efficacemente assorbita dal camforochinone e riduce l’emissione di calore. Le lampade LED possono funzionare per migliaia di ore mantenendo un’intensità di luce sufficiente (< di 400 mW/cm2 ). Con questo tipo di intensità, un’esposizione di 40 secondi è sufficiente per ottenere un completo indurimento di uno strato di 2 mm di spessore. Utilizzando modulazioni dell’intensità di luce emessa è poi possibile minimizzare la contrazione che interviene a polimerizzazione terminata.

Jadhav S, Hegde V, Aher G, Fajandar N. Influence of light curing units on failure of direct composite restorations. J Conserv Dent 2011 Jul-Sep; 14(3): 225–227.

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Insuccessi dovuti a imperfetta polimerizzazione e C factor

Nonostante la semplificazione dei protocolli e le ottime proprietà dei materiali, permane la possibilità d’insorgenza di complicanze, se non di fallimenti, imputabili a un’imperfetta tecnica di polimerizzazione. Può essere pertanto interessante riflettere su alcuni degli aspetti fisici, biochimici e tecnici che condizionano questo fenomeno.

Solitamente il composito subisce una contrazione in volume che varia dall’1% al 6%; alcuni studi osservano effetti simili ai danni del cemento resinoso a seguito di polimerizzazione. In conseguenza di questo fenomeno possono riscontrarsi insuccessi di vario genere:

  • distacco del restauro;
  • formazione di micro-grap;
  • discolorazioni marginali;
  • calo della resistenza alle sollecitazioni;
  • sensibilità post-operatoria.

Il rischio di contrazione del materiale può essere definito in modo più preciso analizzando il fattore C.

Si definisce fattore C il rapporto fra il numero delle superfici di adesione di una cavità e il numero delle superfici su cui l’adesione non viene effettuata. Il valore maggiormente favorevole è 1, risultante della presenza di una superficie di adesione e di una di non adesione. Al contrario, l’otturazione di I classe risente del fattore C più elevato (5), dato che presentano una singola superficie libera in grado di scaricare lo stress da contrazione sulle 4 pareti e sul pavimento della cavità; risolvere il restauro tramite l’apporto di un’unica massa di composito è pertanto sconsigliato. Il modo con cui è stato risolto questo problema è la stratificazione: ogni singola apposizione di materiale ha perciò un proprio fattore C ridotto (comunemente ha valore 1). Nel corso degli anni, l’affinamento dei materiali ha fatto sì che venissero introdotte tecniche incrementali diverse, indirizzate a un ventaglio di esigenze cliniche man mano più ampio: stratificazione orizzontale od obliqua, a 3 o a 4 incrementi e così via.

Compositi bulk-fill e polimerizzazione

Negli ultimi tempi, si è fatta strada la tecnica bulk-fill, basata su un materiale dalle caratteristiche differenti. I compositi bulk-fill costituiscono senza dubbio un’opzione interessante per i clinici e, per questo, sono uno dei trend topic nell’ambito della conservativa in odontoiatria. Poter coprire fino a 4 mm con un singolo incremento semplifica e velocizza le procedure del restauro. Questi materiali si caratterizzano per l’elevata traslucenza, che induce una forte dissipazione della luce e, di conseguenza, favorisce l’accumulo di una quantità superiore di fotoiniziatori reattivi e permette di raggiungere i siti maggiormente profondi. Il monomero agisce inoltre da modulatore della reazione di polimerizzazione, riducendo la contrazione. Sono disponibili bulk meno riempiti e pertanto a minore viscosità, detti base o flowable, che richiedono il capping con un composito convenzionale, e anche bulk full-body, applicabili con un singolo incremento senza necessità di posizionare altro materiale; sono per questo detti anche paste-like o sculptable e, in più, presentano un filler inorganico in grado di sopportare al meglio i carichi masticatori. A fronte di una indiscutibile versatilità da parte di questi prodotti, è lecito domandarsi se questi materiali siano in grado di garantire, nel medio-lungo termine, delle performance cliniche quantomeno pari rispetto ai compositi in pasta convenzionali.

Bulk-fill: affidabilità e follow-up
Una metanalisi condotta dal gruppo di lavoro di Veloso e pubblicata su Clinical Oral Investigations si è proposta di indagare i compositi bulk-fill e il loro comportamento. Lo studio ha considerato lavori scientifici, presenti sulle banche dati PubMed/MEDLINE, Embase, Cochrane Library, Web of Science, facenti riferimento a follow-up tra 1 e 6 anni di elementi permanenti, trattati con restauri in composito bulk-fill di I o II classe. Partendo da una base di 356, 10 studi, facenti riferimento a un follow-up medio di 33,6 mesi, hanno soddisfatto i criteri di inclusione e sono stati portati all’analisi qualitativa e alla meta-analisi. Le evidenze sono state considerate di buona qualità (eterogeneità e rischio di bias ridotto) in riferimento a quanto ricercato dagli outcome della review. Il confronto del failure rate tra restauri bulk-fill e compositi tradizionali è stato condotto tenendo conto della differenza tra bulk flowable e paste-like, ma in nessuno dei sottogruppi sono state ritrovate differenze statisticamente significative. In conclusione, la revisione sistematica fornisce indicazioni positive riguardo ai materiali bulk-fill, confermando come questi, complessivamente, assicurino performance paragonabili ai tradizionali compositi in pasta in un periodo che raggiunge i 6 anni. Il poter arrivare a un follow-up a così lungo termine è particolarmente importante data l’eterogeneità delle cause di fallimento, le quali spaziano dalla frattura alla carie secondaria. È pertanto auspicabile, in un prossimo futuro, prolungare i dati della meta-analisi fino al termine dei 10 anni.

Veloso SRM, Lemos CAA, de Moraes SLD, et al. Clinical performance of bulk-fill and conventional resin composite restorations in posterior teeth: a systematic review and meta-analysis. Clin Oral Investig2019 Jan;23(1):221-233.

 

Gli intarsi in composito per ridurre lo stress
da polimerizzazione

Un modo per rispettare tutti i concetti e i materiali propri dell’odontoiatria adesiva, riducendo il rischio di fallimento, è quello di scegliere degli intarsi in composito.

Uno dei vantaggi più importanti degli inlay in composito rispetto alle otturazioni dirette è proprio quello di essere sottoposti a minor contrazione da polimerizzazione, favorendo, così, un miglior adattamento marginale.

Uno studio di Dejak e colleghi ha proprio messo a confronto gli stress che si manifestavano durante masticazione simulata nel caso di II classi restaurate con intarsi o con otturazioni. Lo studio è stato condotto usando modelli 3D di primi molari. I risultati hanno mostrato che gli stress su elementi ripristinati con restauri diretti erano di gran lunga superiori, rispetto agli elementi ripristinati con intarsi.

Intarsi chairside e otturazione di II classe a confronto
Uno studio ha voluto valutare l’affidabilità di restauri eseguiti manualmente con quelli prodotti con sistema CAD-CAM chairside Cerec in ceramica e composito. Due gruppi di ogni tipo di restauro sono stati preparati (n = 6): nel primo gruppo si utilizzava direttamente un adesivo self-etch, l’altro prevedeva la mordenzatura con acido ortofosforico (H3PO4) prima di applicare lo stesso adesivo self-etch. I modelli sono stati sottoposti a carico termo-meccanico a lungo termine e i margini sono stati valutati, prima e dopo, al SEM (microscopio elettronico a scansione) con un ingrandimento x200. La conclusione a cui sono giunti è che l’adattamento marginale di restauri indiretti senza condizionamento dello smalto, prodotti sia in composito che in ceramica, è migliore di quella di restauri in composito posizionati direttamente.

Bortolotto T, Onisor I, Krejci I. Proximal direct composite restorations and chairside CAD/CAM inlays: marginal adaptation of a two-step self-etch adhesive with and without selective enamel conditioning. Clin Oral Investig 2007 Mar;11(1):35-43.

 

Take Home Message
La polimerizzazione è una delle chiavi dell’odontoiatria restaurativa contemporanea. Sia che si tratti di restauri diretti, che di restauri indiretti. La luce interagisce con un foto-attivatore contenuto nella resina e dotato di uno specifico picco di attivazione, solitamente il DL-canforochinone, e questo fa scattare la reazione. In questo step i monomeri vengono a trasformarsi in polimeri con conseguente riduzione del volume occupato dal materiale e questo fenomeno è alla base della contrazione a cui i materiali resinosi vanno incontro. Il fenomeno della formazione di micro-gap a seguito di polimerizzazione appare, in maniera statisticamente significativa, minore quando viene scelto un intarsio per una riabilitazione di II classe. I compositi bulk-fill vengono proposti come alternativa a basso indice di contrazione post-polimerizzazione. In ogni caso una lampada fotopolimerizzante con potenza adeguata, ma allo stesso tempo capace di non innalzare la temperatura dell’elemento dentale è importante per raggiungere il successo a lungo termine in ambito di restaurativa e per ridurre il rischio di pulpite e sensibilità post-operatoria.
Davide Battaglia

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Gli effetti della polimerizzazione nella restaurativa moderna - Ultima modifica: 2019-05-18T08:33:04+00:00 da monicarecagni
Gli effetti della polimerizzazione nella restaurativa moderna - Ultima modifica: 2019-05-18T08:33:04+00:00 da monicarecagni
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