Microinfiltrazione di resine composite fluide a ridotta contrazione su substrato smalteo e dentinale: studio in vitro

Riassunto

Obiettivi. L’obiettivo di questo studio è valutare la qualità del sigillo marginale di diverse resine composite associate a differenti sistemi adesivi su substrato dentinale e smalteo.
Materiali e metodi. Sono stati selezionati 48 elementi dentari. Su ciascuno di essi sono state preparate quattro cavità di V classe per ogni superficie dentale ampie 2x2x2 (± 0,2) mm; 1 mm sopra e 1 mm sotto la giunzione amelo-cementizia. La profondità media era di 2 mm. Le cavità sono state otturate usando i seguenti materiali e adesivi: composito nanoibrido Venus Diamond (Heraeus Kulzer); composito flowable Venus Diamond Flow (Heraeus Kulzer); composito flowable SDR (Dentsply); Ace All-Bond SE (Bisco); Xeno V (Dentsply); SE Plus Self-Etch (3M Espe); One Step (Bisco); Optibond (Kerr); All Bond 3 (Bisco). La polimerizzazione è stata effettuata tramite Translux Power Blue LED polymerization lamp (Hereaus-Kulzer). Una volta terminati i restauri, i campioni sono stati divisi in due gruppi. La prima metà di essi è stata immersa in una soluzione di blu di metilene, con diluizione 1:10, per 30 minuti a 25 °C. L’altra metà, invece, è stata immersa in saliva umana per 6 mesi allo scopo di simulare un invecchiamento artificiale e poi, come la prima metà, nella soluzione di blu di metilene per 30 minuti. Tutti i campioni sono stati, infine, sciacquati sotto acqua corrente, inglobati in resina acrilica e poi sezionati al microtomo al centro del restauro. Il dye penetration è stato valutato utilizzando una scala di valori
da 0 a 3.
Risultati. L’analisi statistica, utilizzando il test Kruskal-Wallis, ha evidenziato una differenza significativa tra i flow e gli altri materiali utilizzati a livello dello smalto sia precedentemente (P<0,003) che successivamente (P<0,54) all’immersione nella saliva. Il composito, invece, si è dimostrato statisticamente meno efficace a livello della dentina rispetto agli altri materiali nei campioni precedentemente immersi nella saliva (P< 0,38). L’analisi statistica (livello di significatività del 95%) non ha evidenziato una differenza di rilievo sia in substrato smalteo che in substrato dentinale, usando sistemi adesivi SE (2 e 1 step) e TE (2 e 3 step), sia a T₀ che dopo invecchiamento artificiale.
Discussione e conclusioni. I compositi flowable hanno dimostrato una miglior qualità di sigillo a livello della dentina rispetto a quelli nanoibridi successivamente all’invecchiamento artificiale. I compositi, invece, si sono dimostrati maggiormente efficaci a livello dello smalto rispetto ai flow sia precedentemente che successivamente all’invecchiamento artificiale. Secondo quanto ottenuto, risulta ragionevole l’apposizione di uno strato elastico di flow al di sotto di restauri effettuati con compositi nanoibridi, in assenza di smalto residuo, a patto che questo abbia una contrazione molto limitata. Conseguentemente, essendo i compositi flowable soggetti a una forte riduzione del volume dovuto a contrazione, risulta molto importante la corretta esecuzione della fase adesiva al fine di ridurre la microinfiltrazione indipendentemente dall’adesivo utilizzato. In questo senso un ruolo importante può essere ricoperto dai compositi flow a bassa contrazione (SDR), in cui coesistono la capacità di scorrimento e la contenuta riduzione del volume per stress da contrazione.

Summary

Microleakage of low-shrikage flowable resins at enamel and dentin margins: an in vitro study
Objective. The aim of this in vitro study is to evaluate the quality of marginal sealing of different composite resins on a dentin and enamel substrate, using a different adhesive system.
Methods and materials. 48 elements, extracted for periodontal or orthodontic reasons, have been selected. Four V class cavities, of 2x2x2 (± 0,2) mm, have been effected on each surface of these elements following the cementum-enamel junction (CEJ). These cavities have been filled using three different composites and adhesives: Venus Diamond (Heraeus Kulzer), Venus Flow (Heraeus Kulzer), SDR (Dentslpy). The adhesive system selected was a three steps total-etch (Optibond-Kerr). Polymerization has been done for 20 seconds, with Translux Power Blue LED polymerization lamp (Hereaus-Kulzer). Once terminated restorations, the samples have been divided into two groups. The first half of them has been immersed into a methylene blue solution, with 1:10 dilution, for 30 minutes at 25 °C. The other half has been immersed into human saliva for 6 months and then, as the other half, into the methylene blue for 30 minutes. All the samples have been rinsed under water, englobed into acrylic resin and sectioned with a microtome at the centre of the restoration. The dye penetration has been evaluated using a scale of values from 0 to 3.
Results. The statistical analysis, using the Kruskal-Wallis test, has highlighted a statistically less seal capability on enamel of flowable composite if compared with the other two used materials (nanohybrid composite and SDR), before (P<0,003) and after (P<0,54) the immersion into human saliva. On the other hand, the nanohybrid composite has demonstrated statistically less effectiveness on dentin, if compared to the others, but only in samples previously immersed in saliva (P<0,38). On the other hand, the statistical analysis (level of significance 95%) has not highlighted a statistical difference both on esame and dentin, using SE (1 and 2 steps) e TE (2 and 3 steps), adhesive systems, both at T₀ and after artificial ageing.
Significance. All micro-leakage studies done so far have demonstred that is impossible to obtain a perfect marginal adhesion to dentin, even under perfect in vitro condictions. No operative procedures have demonstred to be reliable at 100% in dentin margins. Flowable composites have demonstrated a better quality of sealing on dentin substrate the nanohybrid composites after artificial aging. Composites, instead, demonstrated higher efficacy at enamel level compared to flow, both before and after saliva contamination. SDR (Dentslpy) has been the only material able to guarantee a predictable sealing both in enamel and dentin, thanks to low polymerization contraction and to the high flowage.

Il successo clinico della moderna Odontoiatria adesiva si basa anche sulla scelta del corretto materiale in funzione del caso clinico. La composizione dei moderni sistemi adesivi prevede la presenza di tre elementi fondamentali (Van Meerbeek et al., 2003)¹: un condizionatore (acido ortofosforico) mordenzante con la funzione di demineralizzare la superficie; un primer, ovvero un promotore anfifilico dell’adesione; il bonding che infiltra il substrato e crea il legame. Questo legame avviene grazie all’adesivo che è in grado di penetrare nelle imperfezioni microscopiche o submicroscopiche presenti sulla superficie interessata: caratteristica definita “bagnabilità”¹ e che dipende anche dall’energia libera di superficie delle strutture dentali la quale, a sua volta, è direttamente proporzionale al grado di mineralizzazione e inversamente proporzionale al contenuto di materiale organico. Un altro fattore è il rispetto dei corretti tempi di mordenzatura: se troppo prolungato, infatti, provoca una demineralizzazione in profondità della dentina e il primer non riesce a raggiungere la dentina non mineralizzata.
Dopo un certo limite, le fibre collagene non idratate vengono sottoposte a idrolisi, causando un gap fra adesivo e substrato. In aggiunta, è consigliabile umidificare il substrato dentinale terminata la mordenzatura al fine di evitare un’eccessiva disidratazione delle fibre collagene. Il wet-bonding con etanolo previene la degradazione dello strato ibrido e la perdita di sigillo a lungo termine.
A differenza della dentina, invece, per ottenere una corretta adesione non risulta necessario reidratare lo smalto, in quanto non caratterizzato dalle fibre collagene che costituiscono la dentina. Ne deriva che l’adesione allo smalto è ottenuta più facilmente rispetto alla dentina³.
Errori nell’adesione possono portare alla formazione di una microfessura intorno ai restauri, di ampiezza compresa tra 2 e 20 micron che favorisce la diffusione di batteri nella polpa a causa della particolare struttura della dentina (sistema canalicolare anastomizzato).
Solitamente il punto debole della connessione dente-restauro è l’interfaccia tra resina adesiva e superficie dentale. Un particolare caso clinico in cui risulta ancora maggiormente di primaria importanza la correttezza della tecnica adesiva è il caso di adesione in margini cervicali in assenza di smalto (in dentina e cemento) in cavità di grandi dimensioni che si estendono oltre la giunzione amelo-cementizia. L’innalzamento del margine cervicale deve essere effettuato con un composito flowable dello spessore massimo di 1 mm⁴. I flow sono compositi dalla bassa viscosità, a causa del ridotto volume di particelle inorganiche di riempitivo (da 44 a 55%). Vista, però, la maggior concentrazione di componenti resinosi, i flow presentano una contrazione volumetrica maggiore, ma un più basso stress da contrazione e una migliore capacità di scorrimento^5,6. Oltre ai tradizionali flow, è stato recentemente proposto un nuovo materiale con caratteristiche simili: SDR (Dentsply), materiale composito mono-componente, contenente fluoro, fotopolimerizzabile e con la capacità di garantire un intimo contatto con le superfici cavitarie⁷.  Con la tecnologia SDR, un modulatore di polimerizzazione è stato introdotto nell’“ossatura” della resina stessa per interagire con il canforochinone (foto-iniziatore) in modo da rallentare il modulo di contrazione, aumentare il numero di legami lineari e ridurre, quindi, lo stress senza abbassare il grado di polimerizzazione⁸.

Scopo del lavoro

L’obiettivo di questo studio in vitro è valutare la qualità del sigillo marginale di diverse resine composite associate a differenti sistemi adesivi sul substrato dentinale e smalteo.  La prima ipotesi nulla è che i compositi flowable garantiscono un peggior sigillo marginale a livello di smalto e dentina rispetto ai compositi nanoibridi.
La seconda ipotesi nulla è che i diversi sistemi adesivi non influiscono sul microleakage a livello di entrambi i substrati.

Materiali e metodi

Sono stati selezionati 48 elementi dentari. Su ciascuno di loro sono state preparate quattro cavità di V classe per ogni superficie dentale. Le cavità erano ampie 2 mm (±0,2) in senso mesio-distale, parallele alla giunzione amelo-cementizia (CEJ) e 2 mm (±0,2) in senso corono-apicale, 1 mm sopra e 1 mm sotto la giunzione amelo-cementizia.  La profondità media era di 2 mm (± 0,2) (figure 1-4).

Le cavità sono state otturate usando i seguenti materiali e adesivi: composito nanoibrido Venus Diamond (Heraeus Kulzer); composito flowable Venus Diamond Flow (Heraeus Kulzer); composito flowable SDR (Dentsply); adesivo self-etch a due passaggi All Bond SE (Bisco); adesivo self-etch; adesivo etch-and-rinse Optibond (Kerr).
Metà dei campioni è stato immerso in una soluzione di blu di metilene 10 mg/100 ml con diluizione 1:10 per 30 minuti a 25°; l’altra metà, invece, è stata immersa in saliva per 6 mesi, con lo scopo di ottenere un invecchiamento artificiale.
I campioni sono stati sezionati interamente tramite microtomo con disco diamantato circolare approssimativamente al centro del restauro. Il dye penetration dell’infiltrazione è stato esaminato attraverso una scala:

• 0 = nessuna infiltrazione;
• 1 = infiltrazione minore a metà della lunghezza della preparazione cavitaria (solamente a livello dello smalto);
• 2 = infiltrazione maggiore di metà della lunghezza della preparazione cavitaria (coinvolgente anche la dentina);
• 3 = infiltrazione per l’intera lunghezza della preparazione fino alla parete assiale della cavità.

Risultati

I valori medi di dye penetration all’interfaccia composito-parete cavitaria sono rappresentati in tabella 1 e 2. L’analisi statistica effettuata tramite il test Kruskal-Wallis (livello di significatività del 95%) non ha evidenziato una differenza significativa sia in substrato smalteo che in sustrato dentinale, usando sistemi adesivi self-etch e etch-and-rinse sia a T₀ che dopo invecchiamento artificiale. Per quello che riguarda i materiali, invece, si è notata una differenza statisticamente significativa tra i flow e gli altri utilizzati a livello dello smalto sia precedentemente (P<0,003) che successivamente (P<0,54) all’immersione nella saliva.  Il composito, invece, si è dimostrato statisticamente meno efficace a livello della dentina rispetto agli altri materiali nei campioni precedentemente immersi nella saliva (P<0,38).

Discussione

La prima ipotesi nulla è stata parzialmente accettata poiché i compositi flowable hanno dimostrato un minor microleakage a livello della dentina ma non nello smalto.  La seconda ipotesi nulla, invece, è stata totalmente accettata vista la mancanza di differenze tra il microleakage in dentina e smalto in base ai diversi sistemi adesivi.
Le resine composite sono diventate, negli anni, il materiale di scelta nell’odontoiatria restaurativa in particolar modo per le loro proprietà estetiche.
Nonostante i compositi moderni abbiano proprietà meccaniche e fisiche migliori di quelli precedentemente messi in commercio, ottenere un sigillo marginale ermetico rimane ancora un obiettivo da raggiungere⁹. I risultati di questo studio in vitro dimostrano che i sistemi adesivi impiegati non influenzano significativamente la microinfiltrazione marginale, sia su smalto che su dentina, indipendentemente dai materiali restaurativi a essi associati. Questi risultati sono sovrapponibili a quelli ottenuti dallo studio di Santini e Mitchell, in cui non è stata rilevata alcuna differenza statisticamente significativa tra i diversi sistemi adesivi utilizzati per quel che riguarda la microinfiltrazione¹⁰.
Diversi risultati sono stati ottenuti in riferimento ai materiali da restauro. I compositi flowable, infatti, subiscono una microinfiltrazione significativamente inferiore sulla dentina rispetto ai compositi nano-ibridi. Tale maggior capacità di sigillo può essere dovuta alle proprietà intrinseche dei compositi flow, che garantiscono un maggior scorrimento viscoso e, conseguentemente, un miglior adattamento marginale del materiale al substrato. A livello dello smalto, invece, si è notato un maggior grado di microinfiltrazione con i compositi flowable rispetto ai compositi nanoibridi, a causa del maggior grado di contrazione volumetrica che questi materiali possiedono. Tutti gli studi sul microleakage effettuati finora hanno dimostrato come sia impossibile ottenere una perfetta adesione marginale in corrispondenza della dentina, persino in ideali condizioni di laboratorio. Nessuna procedura operativa o sistema adesivo ha dimostrato di essere affidabile al 100% in margini dentinali^11,12. In aggiunta, i test in vitro mancano di un sufficiente potere discriminativo per evidenziare differenze tra i materiali, probabilmente anche a causa della piccola quantità di campioni¹³.
Altri Autori hanno suggerito l’uso di batteri al posto dell’inchiostro, in modo da simulare in modo migliore ciò che accade nelle condizioni cliniche. Viste, però, le notevoli problematiche nell’applicazione di questi test, essi non sono diffusi e il metodo non è stato validato^14,15.

Conclusioni

Pur considerando le limitazioni relative a questo studio in vitro è stato ricavato quanto segue: nessuno dei sistemi restaurativi utilizzati previene totalmente il microleakage. I compositi flowable hanno dimostrato una miglior qualità di sigillo a livello della dentina rispetto ai compositi nanoibridi successivamente all’invecchiamento artificiale.  I compositi, invece, si sono dimostrati maggiormente efficaci a livello dello smalto rispetto ai flow sia precedentemente che successivamente all’invecchiamento artificiale. Secondo quanto ottenuto, risulta ragionevole l’apposizione di uno strato elastico di flow al di sotto di restauri effettuati con compositi nanoibridi, in assenza di smalto residuo, a patto che questo abbia una contrazione molto limitata. Conseguentemente, essendo i compositi flowable soggetti a una forte riduzione del volume dovuto a contrazione risulta molto importante la corretta esecuzione della fase adesiva al fine di ridurre la microinfiltrazione indipendentemente dall’adesivo utilizzato. In questo senso un ruolo importante può essere ricoperto dai compositi flow a bassa contrazione (SDR), in cui coesistono la capacità di scorrimento e la contenuta riduzione del volume per stress da contrazione⁷. 

Corrispondenza
Dott. Nicola Scotti
Reparto di Endodonzia, Cariologia e Odontoiatria Conservativa
Dental School Lingotto
Università di Torino
Via Nizza, 230 – 10126 Torino
nicola.scotti@unito.it

Nicola Scotti
Alberto Iuso
Damiano Pasqualini
Elio Berutti
Reparto di Endodonzia, Cardiologia e Odontoiatria Conservativa, Dental School Lingotto, Università di Torino, Torino, Italia