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Soluzioni biomimetiche per l'odontoiatria restaurativa

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26 Febbraio 2019

Soluzioni biomimetiche per l'odontoiatria restaurativa

Dr. Andreas Reiger - dr.reiger@zahnissimo.info

 

“La vita è risolvere problemi”, affermava anche il filosofo austriaco Karl Popper. In effetti la natura offre molte soluzioni esclusive e sperimentate durante lunghi periodi, che nella lotta per la sopravvivenza sono risultate vantaggiose. Nel settore della bionica, termine che combina biologia e tecnica, si cerca di comprendere i progetti evolutivi della natura, ottimizzati nel corso di milioni di anni, e trasferirli in innovazioni tecniche. Ad esempio per resistere all'azione di enormi forze, le torri di acciaio degli impianti eolici imitano la struttura del gambo dei cereali. Anche in odontoiatria i materiali bionici, che imitano la funzionalità della sostanza dura dei denti, costituiscono un promettente approccio per riabilitazioni stabili nel tempo. Oltre alla funzionalità, in una riabilitazione estetica occorre riprodurre anche l'aspetto cromatico ed il grado di traslucenza. La sfida è pertanto lo sviluppo di materiali dentali biomimetici.

Comprendere la biologia

Da un punto di vista scientifico la corona dentale è costituita da due materiali totalmente diversi. Verso l'esterno troviamo la sostanza più dura dell'organismo, lo smalto dentale cristallino prevalentemente inorganico, con una resistenza a flesso-trazione di 80 - 100 MPa ed un modulo di flessione di 70 GPa. Lo smalto robusto protegge il dente dalla disgregazione meccanica dovuta ai carichi masticatori. Al di sotto si trova la dentina più organica e più morbida, con una minore resistenza a flesso-trazione di 20 - 40 MPa ed un modulo di flessione di 15 GPa1, che consente alla corona di compensare le forze masticatorie attraverso la deformazione elastica.2;La corona dentaria è pertanto un ibrido di diverse caratteristiche merceologiche, che nel corso dell'evoluzione si è dimostrato valido.

Durezza contro flessibilità

Nello sviluppo dei materiali, non si è tenuto conto delle caratteristiche naturali della sostanza dura del dente. Restauri monolitici in biossido di zirconio con una resistenza a flesso-trazione fino a 1.200 MPa3 ed un modulo di flessione elevato di 257 GPa incontrano un crescente favore presso i clinici. Queste riabilitazioni si realizzano in modo veloce ed economico. Sono robuste e consentono una cementazione convenzionale. Si deve tuttavia presumere che per le loro caratteristiche merceologiche questi restauri non si armonizzano funzionalmente con le strutture anatomiche e la fisiologia del sistema stomatognatico. Studi clinici dimostrano che una resistenza a flesso-trazione elevata non sempre significa automaticamente stabilità nel lungo periodo. Per riabilitazioni con un modulo di flessione simile al dente naturale su impianti fissati rigidamente nell'osso si è riscontrata una quota di sopravvivenza maggiore rispetto a materiali con maggiore resistenza a flesso-trazione e modulo di flessione più alto.4La facoltà di assorbire forze masticatorie potrebbe quindi rivelarsi come un vantaggio evolutivo. Con la possibilità del fissaggio full-adhesive dei restauri ceramici la minore resistenza a flesso-trazione è ancora meno rilevante.5

Aculei del riccio di mare - un successo evolutivo

Gli aculei del riccio di mare sono estremamente robusti e hanno dato buoni risultati per 500 milioni di anni. Sono in grado di sopportare forze elevate e consentono ai ricci di perforare perfino rocce dure. Gli aculei sono costituiti prevalentemente da cristalli di calcite rigidi. Per evitare scheggiature del reticolo cristallino e incrementare la resistenza a rottura, internamente l'aculeo è attraversato anche da una proteina gelatinosa. Nelle cavità di una matrice inorganica dominante è quindi depositato del materiale organico.6Nei test di rottura l'aculeo di un riccio presenta la prima incrinatura solo con valori superiori a 2.000 N. 7Il reticolo duale costituito da un reticolo cristallino resistente alla pressione ed una matrice organica resistente alla trazione è pertanto in grado di resistere senza danno a forze elevate, come molti bagnanti imprudenti hanno scoperto a loro spese. Questo principio è adottato con successo da anni in edilizia in forma di cemento armato. L'acciaio è resistente alla trazione, il cemento alla pressione, e in combinazione forniscono l'auspicata stabilità per la costruzione di torri televisive, ponti e grattacieli.8

Fig. 1: Nell'aculeo del riccio di mare si trova una sperimentata evoluzione della natura, adottata nello sviluppo della ceramica ibrida ENAMIC.

Fonte fotografica:©Nick Hobgood, 2010, pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tripneustes_ventricosus_(West_Indian_Sea_Egg-top)_and_Echinometra_viridis_(Reef_Urchin_-_bottom).jpg

 

Ceramica ibrida biomimetica

Il principio base del riccio è stato adottato anche nello sviluppo della ceramica ibrida VITA ENAMIC. Un blocchetto in ceramica feldspatica inorganica, presinterizzata, porosa (86 % in peso) viene infiltrato sotto pressione e calore con un polimero organico (14 %), per cui si crea un doppio reticolo che si compenetra.9;La ceramica feldspatica è resistente alla pressione, il polimero alla trazione. La combinazione ibrida di materiali è stata sviluppata in modo equilibrato, per cui la ceramica ibrida corrisponde alle “caratteristiche merceologiche” della sostanza dura del dente. Il modulo di flessione di VITA ENAMIC pari a 30 GPa si colloca tra lo smalto e la dentina, e non come per tutti gli altri materiali ibridi CAD/CAM a livello della dentina o minore.10 11Una flessibilità eccessiva può portare a deformazione del materiale sotto carico masticatorio con conseguente cementazione. Essendo la ceramica feldspatica dominante, l'abrasione corrisponde a quella dello smalto naturale, assicurando un'integrazione funzionale duratura dei restauri in ceramica ibrida.12 13Il reticolo duale consente inoltre spessori inferiori e zone marginali più precise rispetto alle ceramiche integrali CAD/CAM, rendendo possibili riabilitazioni minimamente invasive.14Grazie alla stabilizzazione resistente a trazione con il reticolo polimerico, la resistenza a flesso-trazione è di 160 Mpa superiore a quella di smalto e dentina.15Microfessure nella ceramica vengono arrestate all'interfaccia con il polimero e non si propagano nel corso degli anni durante l'uso clinico.<16

 

Tutto il resto è composito

In tutti gli altri materiali CAD/CAM, denominati erroneamente e in modo ingannevole ceramica ibrida, ceramica a doppia struttura o nanoceramica, si tratta di compositi ad alto tenore di carica.17Particelle di carica inorganiche, macinate vengono immerse in una matrice polimerica organica. Su questi materiali compositi non è possibile realizzare un modello ritentivo mediante mordenzatura con acido fluoridrico. In parte vengono usate anche particelle di carica in biossido di zirconio, che non è assolutamente mordenzabile. Il condizionamento deve essere pertanto effettuato a mezzo sabbiatura,18prestando attenzione a raggiungere tutte le aree. Una sabbiatura troppo forte può danneggiare la struttura o zone marginali sottili. Grazie alla componente dominante di ceramica feldspatica (75 % in volume), la ceramica ibrida può essere mordenzata e silanizzata analogamente alla ceramica feldspatica e alla vetroceramica, e con il fissaggio adesivo si conseguono anche valori di adesione paragonabili.19Questa procedura sicura si è dimostrata valida, semplice e applicabile ovunque senza oneri tecnici. Anche la migliore stabilità cromatica rispetto ai blocchetti in composito deriva dalla componente ceramica dominante che conferisce il colore.20Di seguito sono riportati due casi clinici risolti, chairside e senza cottura, con le varianti supertraslucente e multicromatica VITA ENAMIC.

 

Caso clinico 1 con VITA ENAMIC multiColor multicromatico

Gli incisivi di una giovane paziente erano stati riabilitati con faccette in vetroceramica. La paziente non era soddisfatta dell'estetica, perchè le faccette risultavano opache e senza vita.

Fig. 2: Le faccette in vetroceramica sugli incisivi superiori risultano senza vita.

L'andamento del bordo incisale non si armonizzava con quello delle labbra ed era asimmetrico. Gli assi dentari erano irregolari e quindi l'aspetto discontinuo e innaturale.

Fig. 3: Nelle riabilitazioni le caratteristiche angolari non sono state attuate secondo regole estetiche.

 

Fig. 4: Da vestibolare si notano l'andamento irregolare del bordo incisale e disarmonie rispetto al labbro inferiore.

Per la nuova riabilitazione si è deciso di usare la ceramica ibrida multicromatica VITA ENAMIC multiColor con transizione di colore e traslucenza integrata in sei strati finemente sfumati. I ridotti spessori minimi fino a 0,2 millimetri hanno consentito una riabilitazione minimamente invasiva, con conseguente attuazione di regole estetiche.

Fig. 5: Grazie ai ridotti spessori della ceramica ibrida è stato possibile eseguire una nuova preparazione minimamente invasiva.

CAD/CAM, finitura, lucidatura e fissaggio adesivo sono stati eseguiti in cinque ore, senza alcuna cottura. Grazie allo spessore ridotte le faccette sostenute dalla sostanza dura dentaria sono state in grado di esprimere pienamente il loro potenziale estetico e minimamente invasivo.

Fig. 6: Un wax-up scansionato ha fornito orientamento per la progettazione delle faccette con il CEREC-Software.

Fig. 7: Progettazione virtuale della quattro faccette da vestibolare.

Fig. 8: In fase di posizionamento della faccetta nel blocchetto multicromatico è stato possibile controllare l'andamento di colore e traslucenza.

Fig. 9: L'andamento del bordo incisale e le caratteristiche angolari sono stati ottimizzati grazie ai ridotti spessori minimi.

Fig. 10: Da vestibolare anche l'andamento dell'arcata dentaria risulta ora livellato.

Fig. 11: Morfologia e tessitura superficiale delle faccette in ceramica ibrida risultano assolutamente naturali.

 

Caso clinico 2 con VITA ENAMIC ST supertraslucente

 

Una otturazione provvisoria in vetroionomero (mod) doveva essere sostituita con una soluzione definitiva in una paziente 36enne.

Fig. 12: E' stata tolta l'otturazione provvisoria in cemento su 36enne, per riabilitare il difetto con un inlay in ceramica ibrida.

Dato che la cavità di II classe era estesa in direzione vestibolo-orale e la cassetta distale molto ampia e posta a livello subgengivale, il difetto doveva essere riabilitato con la ceramica ibrida supertraslucente VITA ENAMIC ST, in modo da stabilizzare durevolmente il dente e creare superfici di contatto ottimali nella zona approssimale.

Fig. 13: Il difetto nella cassetta distale si estende verso subgengivale, tanto da richiedere una gengivectomia per la scansione.

Fig. 14: La cavità dopo arresto del sanguinamento e posizionamento del filo immediatamente prima della scansione

Dopo il workflow digitale l'inlay è stato rifinito con abrasivo fine e gommino per lucidare.

Fig. 15: Il workflow digitale è stato avviato con la Omnicam (Dentsply Sirona, Bensheim, Germania).

Fig. 16: Cavità virtuale con margine della preparazione definito.

Fig. 17: Inlay progettato in VITA ENAMIC ST supertraslucente.

Fig. 18: Inlay progettato posizionato virtualmente nel blocchetto per il Computer-aided Manufacturing.

Le superfici occlusali sono state quindi condizionate con acido fluoridrico in gel e silano, le fissure caratterizzate in marrone con VITA ENAMIC STAINS.

Fig. 19: Dopo fresaggio e finitura la superficie occlusale dell'inlay è stata mordenzata con acido fluoridrico.

Fig. 20: Dopo accurata eliminazione dell'acido fluoridrico ed asciugatura è seguita silanizzazione

Fig. 21: Le fissure sono state caratterizzate in marrone con VITA ENAMIC STAINS e quindi sigillate con VITA ENAMIC GLAZE.

Dopo un preindurimento con la lampada polimerizzatrice, la superficie occlusale è stata sigillata con VITA ENAMIC GLAZE (entrambi VITA Zahnfabrik, Bad Säckingen, Germania) e quindi fotopolimerizzata. Con la realizzazione CAD/CAM senza cottura ed un'integrazione con tecnica adesiva in una sola seduta il restauro supertraslucente presenta uno spiccato effetto camaleonte e si fonde otticamente con la sostanza dura del dente naturale.

Fig. 22: Fotopolimerizzazione finale dei supercolori e della glasura con apposita lampada

Fig. 23: L'inlay supertraslucente in ceramica ibrida presenta un eccellente effetto camaleonte.

Un pezzo di natura nello studio e nel laboratorio

Grazie alle sue proprietà biomimetiche e alla possibilità del fissaggio adesivo, la ceramica ibrida VITA ENAMIC costituisce un'unità funzionale ed armoniosa con la sostanza dentaria residua. La lavorazione si esegue efficientemente nel workflow digitale. Sono superflue cotture di cristallizzazione, sinterizzazione, rigenerazione e individualizzazione, dispendiose in termini di tempo, per cui riabilitazioni anche complesse sono possibili in una sola seduta. A seconda dell'indicazione, l'andamento integrato di colore e traslucenza e lo spiccato effetto camaleonte delle due diverse varianti simulano l'effetto cromatico della sostanza dentaria, rendendo possibili riabilitazioni funzionali ed estetiche di denti singoli secondo regole naturali.

 

VITA® ed i prodotti VITA citati cono marchi registrati della VITA Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG, Bad Säckingen, Germania. 

 

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Fonte della prima pubblicazione:

Fonte: DENTALZEITUNG 1/2019 (S. 046 - 050), OEMUS MEDIA AG, Germania