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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA
DOTTORATO DI RICERCA IN SCIENZE DELLA PREVENZIONE
XXI CICLO (2006-2008)
POLIMERIZZAZIONE, RILASCIO E CITOTOSSICITA’
DEI MATERIALI DENTARI A BASE DI RESINA
Coordinatore:
Chiar.mo Prof. ANTONIO MUTTI
Tutor:
Prof.ssa MARIA LUISA TANZI
Dottorando:
MOHAMED SHATEL
“Diseases are crises of purification, of toxic elimination.”
Hypocrites, 500 BC
Indice
INDICE
1. RIASSUNTO………………………………………………………………..I
2. INTRODUZIONE………………………………………………………….1
2.1. ODONTOI AT RI A CONSE RVAT IV A…… ……… ………. ……2
2.2. RESINE COMPOSITE…………………………….................4
2.2.1 COMPOSIZIONE…………………………………………........8
2.2.1.1. Fase organica...............................….............8
2.2.1.2. Fase inorganica……………………………….........12
2.2.1.3. Fase intermedia..........................................17
2.2.2. CLAS SI FICAZIONE..............................................20
2.2.3. PROPRIETÀ DELLE RESINE COMPOSITE................25
2 . 2 . 4 . CAMPO DI APPLI CAZIONE DELLE RESINE COMPOSITE. . . . 2 7
3. POLIMERIZZAZIONE.....................................................29
3.1. REAZIONE DA POLIMERIZZAZIONE……...........….....30
3.1.1. Autopolimerizzazione......................................32
3.1.2.
Fotopolimerizzazione.....................................32
3.1.3.
Fotoiniziatori...............................................34
3.2. LAMPADE PER POLIMERIZZAZIONE.......................35
4. CITOTOSSICITA’ E RILASCIO.......................................38
4.1. GRADO DI CONVERSI ONE......................................42
4.2. CONTRAZIONE DA POLIMERIZZAZIONE………….......44
5. SCOPO DELLO STUDIO………………………………….............46
6. MATERIALI E METODI……………….................................50
6.1. PREP AZI ONE DEI CAMPI ONI...................................51
6.2. COLTURE CELLULARE............................................52
6.3. REAZI ONE DI CITOTOSSI CIT À................................53
6 . 4 . S AG G I O D I V I T A L I T A ’ ( M T T a s s a y )...................................54
6.5. MICROS COPIO CONFOCALE A FLUORES CENZA....................55
6.6. MISURAZI ONE DE LLA CONTRAZIONE………………………..…..56
7. RISULTATI e DISCUSSIONI............................................58
7.1. REAZIONE MACROSCOPI CA DI RETT A......................59
7.2. REAZIONE DI LISI.................................................59
7.3. MICROSTRUTTURA E RILASCIO..............................61
7.4. MISURA DI VITILITA’............................................62
7.5. VARIAZIONE DIMENSIONALE.................................67
8. CONCLUSIONI...............................................................70
9. BIBLIOGRAFIA..............................................................74
10. FIGURE e TABELLE......................................................92
11. ALLEGATO I.................................................................I
12. ALLEGATO II...............................................................II
1. RIASSUNTO
I
RIASSUNTO:
Un materiale da otturazione ideale dovrebbe garantire una stabilità
chimica e una facilità d’uso, ed essere biocompatibile. Nelle resine
composite per uso odontoiatrico sono presenti mono meri metilacrilic i
come il Bis-fenolo A glicidilmetacrilato (Bis-GMA) considerato
citotossico se rilasciato. Nel presente lavoro di tesi di Dottorato d i
Ricerca in Scienze della Prevenzione, è stato valutato (in vitro)
l’effetto del rilascio di sei materiali compositi a base di resina in
ambiente acquoso sulle cellule fibroblasti L-929. E’ stata vista la
macroreazione dei fibroblasti all’esposizione diretta dei campioni in
funzione del grado di conversione polimerica. E’ stata osservata
mediante microscopia ottica la reazione di lisi. Si è calcolata e
confrontata
la citotossicità di matrici polimeriche con frazioni
differenti di monomeri non polimerizzati. Co nsiderato che la frazione
di monomeri non polimerizzata non è uniforme mente distribuita nella
matrice, si è identificata l’origine principale dei mono meri citotossic i
rilasciati. Per questa identificazione si è utilizzata la microscopia
confocale a fluorescenza. I risultati ottenuti confermano che la
superficie esterna di tutti i materiali è citotossica. .Eliminata la parte
esterna, la continuità dell’azione citotossica del materiale massivo è
principalmente dovuta a rilascio dall’interno della porosità, da parte di
pori interconnessi con l’a mbiente acquoso.
Parole Chiavi: citotossicità, polimerizzazione, monomeri risedui,
microscopio confocale fluorescente, compositi, co mpomeri, adesivi
dentinali, rilascio, porosità, materiali da restauro.
A B ST R A C T :
U n i d e a l d e n t a l fi l l i n g ma t e r i a l s ho u l d g u a ra n t e e a c he m i c a l
s t a b i l i t y a n d a fa c i l i t y o f us e , a n d t o b e b i o c o mp a t i b l e . I n mo d e r n
d e nt i s t r y, t h e c o mp o s i t e re s i n c o n t a i n s me t h a c r y l i c mo n o me rs a s
( B is -G M A ) Bis-phenol Glycidyl Methacrylate. I n t h e p re s e n t t he s i s
o f D o c t o ra t e o f R e s e a rc h i n S c i e nc e s o f t he P r e ve n t i o n, i t ha s
b e e n va l u a t e d ( i n v i t ro ) t h e e ffe c t o f s i x r e s i n -b a s e d ma t e r ia l s i n
a q ue o us e n v i r o n me n t us i n g fi b ro b l a s t s L -9 2 9 . Ha s b e e n o b s e r v e d
t he ma c r o re a c t i o n o f c e l l - l i n e o f fi b ro b la s t s w h e n e x p o s e d d i re c t l y
to
the
s a mp l e s
as
a
fu n c t i o n
o f d e g re e
of
p o l y me r i z a t i o n
c o n v e rs i o n. R e a c t i o n o f l y s is h a s b e e n o b s e r v e d b y o p t i c a l
m i c ro s c o p y. T he c y t o t o x i c i t y o f b u l k ma t e r i a l w a s c a l c u l a t e d a nd
c o mp a r e d
with
the
d i ffe re n t
fra c t i o n
of
non
p o l y me r i z e d
mo n o me rs a nd is n o t e ve n l y d i s t r i b ut e d i n t o t he ma t r i x . U s i n g
c o n fo c a l e fl u o re s c e n t m i c ro s c o p y ha s b e e n i d e n t i fi e d t he ma i n
s o ur c e o f r e le a s e d c y t o t o x i c m o no me rs . T he o b t a i n e d re s u l t s
c o n fi r m t h a t t h e s u r fa c e la y e rs o f a l l ma t e r ia l s a re c yt o t o x i c , a n d
t he p ro l o n g e d c y t o t o x i c e f fe c t n o t e d w he n s u r fa c e la y e r w a s
re mo v e d is d ue t o t he p o ro s i t y i n t h e b u l k ma t e r i a l i n t e r c o n n e c t e d
w it h t h e a q ue o us e n v i r o n me n t .
K e y w o r ds : c y t o t o x i c i t y, p o l y me r i z a t i o n, re s i d u a l mo n o me rs ,
c o n fo c a l e fl u o re s c e n t mi c r o s c o p y, c o mp o s i t e s , c o mp o me rs ,
d e nt i n a l a d h e s i v e s , re l e a s e , p o r o s i t y, re s t o ra t i v e ma t e r i a ls .
2. INTRODUZIONE
Introduzione
2.1. ODONTOIATRIA CONSERVATIVA
L'odontoia tria conse rva tiva è una bra nca de lla Re sta urativa
c he s i oc c upa de lla c ura de i d e nti ca ria ti, d e lle p roc ed ure
per
l’e liminaz io ne
chiusura
delle
della
cavità
ca rie
e
di quelle
risultanti
relative
dall'eliminazione
alla
dello
s ma lto e de lla de ntina c aria ta, tra mite l'utiliz zo d i app os iti
ma teria li.
Le ca rie p osso no ess ere s uperfic ia li o pro fo nde. Ne l primo
caso ci si limita ad asportare parte della dentina e dello
s ma lto
interessati
dalla
carie,
otturando
il
dente
con
app os iti ma te ria li (a ma lga ma d 'arge nto o c o mp os iti). L'us o
de ll’a ma lga ma
d'a rge nto,
è
stato
sostituito
or ma i
dai
ma teria li co mp os iti c he pe r le lo ro c aratte ris tic he ad es ive
per me tto no
una
preparazione
della
cavità
cariosa
me no
a mp ia risp etto a ll'us o de ll'a ma lga ma (V imy et a l. 19 90 ), c he
richiedeva
cavità
dalle
caratteristiche
pa rticola ri perc hé
foss ero rite ntive . Ino ltre il c o lore me ta llic o de l resta uro s i
pres e nta mo lto d ive rso da l c o lo re na tura le de l de nte inte gro ,
(F u l l c
A.
1993)
determinando
una
zona
fac ilme nte
ind ivid ua b ile a nc he a ll’ occ hio me no es pe rto. (Figure, 1,2 ) e
este tic a me nte no n ac cetta b ile.
2
Introduzione
L’evoluzione
dei
ma te ria li
de ntari,
intesa
co me
miglio ra me nto de lle lo ro ca ratte ris tic he fis ico -c himic he e
de lla lo ro b ioco mp atib i lità, e il pro gre d ire de lle tec nic he
ope ra tive, ha pe rme sso l’ od o nto ia tria d i o ltrepass are i s uo i
scopi preventivi, curativi e riabilitativi, ponendo in tal
mo d o l’o perato re in gra do d i foc a lizza re pa rte de lla s ua
atte nz io ne s ull’ aspe tto es tetic o ins ito ne ll’a tto resta ura tivo.
Lo
sviluppo
me rce o lo gic o
dei
nuovi
ma te ria li
pe rme tte
tratta me nti il c ui ris ultato fi na le o ltre a esse re c urativo è
a nc he va lid o da l p unto d i vista este tic o .
So p rattutto o gg i gio rno, c he v iv ia mo in una soc ie tà ne lla
qua le
l’as pe tto
estetico
è
fo nd a me nta le,
l’es tetica
ha
ass unto un ruo lo p rima rio a nc he in ca mp o od o nto iatri co, e d
è pe r q uesto c he ma te ria li co me l’o ro, le le ghe a ure e e gli
a ma lga mi d’arge nto p ur so dd is face nd o in mo d o ottima le i
requisiti
fisico
restaurativo,
ma teria li
sono
definiti
mec ca nic i
stati
richiesti
a
p ro gress iva me nte
“ este tic i”
co me
le
un
ma te ria le
sostituiti
resine
da
c o mp os ite ,
co mp o me ri e i vetro io no me ri (G ICs ).
3
Introduzione
2. 2. R E S I N E C O M P O S I T E
L’ introd uz io ne d e i “ mate ria li re sta ura tivi es tetic i”, q ua li le
Res ine Co mp os ite e le Ce ra mic h e de nta li, la lo ro e vo luz io ne
e la rea liz zaz io ne d i nuo ve p ro ced ure c lin ic he e a pp lic ative
destinate
alla
loro
utilizz az ione,
hanno
reso
possibile
l’ esec uz io ne d i res ta uri c he pos so no esse re de fin iti estetic i
in q ua nto ve ngo no a d a r mo niz z ars i co n il natura le asp etto
degli
altri
imitaz ione
e le me nti
del
dentali
colore,
grazie
dell’aspetto
alla
possibilità
superficiale
e
di
della
tra ns luc e ntezza de i de nti na tura li.
A fro nte d i q uesto gra nd e va n ta ggio es tetic o, i materia li
co mp os iti a d iffe re nza de ll’a ma lga ma d’arge nto p rese nta no
una d iffic o ltà tec nic a ma g gio re ne l co nse guime nto d i un
b u o n s i g i l l o m a r g i n a l e . (F e r r a c a n e J . 1992)
Nel
1878,
in
Inghilterra
viene
brevettato
il
“ ce me nto
traslucido di Fletcher”, capostipite dei prodotti “estetici”
per res ta uri d ire tti. Q uesto ha rap prese nta to la base p er i
miglio ra me nti s uc cess iv i (Gra nd in i R. et al. 20 04 ).
Lo s vilup po de i materia li co mp os iti pe r il res ta uro d e nta le
ha
inizio
intorno
agli
anni
’50
con
l’ intro d uz io ne
del
4
Introduzione
po lime ro Po li-M etil-Me tAcrila to (PMM A) (Buo no co re 19 55 )
(Figura 4).
L’e vo luz io ne d i q uesti ma te ria li res ino s i, pe rò, in linea co n
le
continue
pazienti
e
e
diverse
con
industriale,
ha
le
esigenze
degli
miglio ra te
determinato
odontoiatri
tecniche
nei
di
s uc cess ivi
e
dei
produz ione
50
anni
la
de fin iz io ne d i ma teria li da res ta uro de nta le c o n p ro prie tà
fis ic o-c himic he tra c ui, in pa rtico la re, res is te nza a ll’ us ura,
stabilità
d ime ns io na le,
estetica,
lucidabilità
e
ma ne g ge vo lezza, es tre ma me nte inno va tive.
È
necessario
riferisce
pre c isa re
il
ge ne ric a me nte
trid ime ns io na le
d ivers i,
che
con
di
una
a lme no
distinta
te r mine
ad
due
“ co mp os ito”
si
una
co mb inaz io ne
ma te ria li,
c himica me nte
interfaccia
che
separa
i
due
co mp o ne nti.
U n materia le c o mp os ito è, ne lla sua acc ez io ne p iù ge ne ra le,
qua lunque
tipo
caratterizzato da
da ll'ins ie me
di
materia le
non
presente
in
natura,
una struttura no n o mo ge nea, c ostituita
di due
o
più sosta nz e
diverse,
fis ic a me nte
sepa rate da un 'interfa cc ia e d otate d i p ro p rie tà d iffe re nti. I
s ingo li ma te ria li c he fo r ma no i c o mp os iti so no c hi a mati
c o s t i t u e n t i , : ma t r i c e e r i n fo rz a n t e o fi l l e r.
5
Introduzione
Il
rinforzante
è
so lita me nte
un
ma te ria le
ceramico
po lve rizza to d is pe rso ne lla matrice res inos a d i s o lito mo lto
p iù d uro e dà a l co mp os ito le cara tteris tic he mecc a nic he
pr inc ip a li. La mat r ice , cos t it uit a da una fase d ispe rd e nte d i
una misce la d i mo no me ri, ma ntie ne le pa rtic e lle rin fo rza nti
(fase dispersa) in posizione fissa, esercitando la funzione di
tras ferime nto
dentale.
dei
La
carichi
dal
co mb inaz io ne
rinforzante
così
alla
struttura
ottenuta
ma trice
res ino sa/pa rtice lle d is pe rse d i rinfo rza nte va nta p ro p rie tà
c himic a fis ica no n risc o ntrab ili ne i s ingo li ma te ria li c he la
co mp o ngo no .
scegliendo
Q ues te
un
proprietà,
diverso
possono
rapporto
essere
stec hio me trico
va ria te
fase
organica/rinforzante ( Bowen R. et al. 1992).
Da l p unto d i vis ta od o nto ia trico, s i tratta d i ma te ria li
costituiti
da
resine
organiche
rie mp ite
con
un
filler
c himic a me nte ine rte d i tipo c era mic o. È prop rio q ues to
rie mp itivo c he ap po rta a l p ro d otto fina le q ue lle p rop rietà
fisiche
più
apprezzate
nell’attività
clinica
(durezza,
res iste nza a ll’ us ura, res iste nza a lla fra ttura) (Ka ine et al.
2004).
I ma te ria li d i ultima ge ne raz io ne, ottimiz za ti ne lla lo ro
co mp os iz io ne,
ha nno
superato
que i
limiti
riscontrati
6
Introduzione
pre ced e nte me nte (Shoba et al. 1 997 ): la rid otta in filtraz io ne
d i fluid i o ra li, ind o tta da un miglio r s igillo ma rgina le, e le
miglio ra te p rop rietà mecc a nic he re n do no q ues ti ma te ria li
co mp e titivi
agli
a ma lga mi
dentali
a nc he
per
denti
posteriori.
In c o mme rc io, il ma te ria le c o mp os ito vie ne c o nfez io na to in
s irin ghe pe r fac ilita re la ma nip o laz io ne( Fig ura 5 ).
Per
c o mp re nde re
b ioco mp atib ilità
sottolineare
la
di
a lc un i
p ro b le ma tic a
questi
aspetti
materia li,
della
associata
è
chimica
alla
necessario
di
questi
b iop o lime ri.
7
Introduzione
2.2.1. COMPOSIZIONE
Ne lle res ine c o mp os ite de nta li d istin gu ia mo tre fas i:
 U na fase in org an ic a, cos tituita da rie mp itiv i (rinfo rza nti)
a base di polvere di ossido di silicio e alluminosilicati,
c he c o nfe ris ce p ro p rie tà mecc a nic he ottima le ;
 U na fas e or ganica, c ostituita da una misce la di res ine
po lime riz zab ile ,
c he
costituisce
il
contenitore
del
rinforzante.
 U na fas e inter me dia, no n s e mp r e p rese nte cos tituita da un
a ge nte le ga nte a ll’ interfa cc ia matrice / rie mp itivo.
2.2.1.1. Fase organica (la matrice)
La ma trice ne i co mp os iti de nta ri cos tituisce la fase orga nica
d is pe rde nte,
vale
a
dire
la
porzione
del
materia le
che
c irco nda tra lo ro le pa rtice lle d i rie mp itivo. È q uesta c he,
dop o una rea z io ne d i po lime r izz az io ne, deter mina il s etting,
oss ia l’ ind urime nto, de ll’ inte ro ma teria le.
La res in a di base è rap p rese nta ta ge ne ra lme nte da l Bis GM A,
un
ottenuto
mo no me ro
da
Bowen
viscoso
(1957)
ad
a lto
me d ia nte
peso
la
mo le co la re
reazione
tra
Bis fe no lo A e d ue mo le co le d i G lic id il-Me tAc rila to (GM A).
Il ris ulta to è un co mp os to in no vativo c he mo s tra va, ris pe tto
8
Introduzione
a lle c lass ic he res ine ac rilic he no n mo d ifica te, la p oss ib ilità
d i una retico laz io ne trid ime ns io na le (gra z ie a lla p rese nza d i
due
gruppi
me tac rilic i),
po lime riz zaz io ne,
buoni
resistenza
alla
trazione
aro ma tic i,
maggiore
una
mino re
proprietà
e
mecca nic he
a ll’ us ura )
id ro filia
contrazione
gra z ie
grazie
ai
le ga mi
da
(durezza,
ai
gruppi
idrogeno
ge ne ra ti da i grup p i id ross ilic i de lla mo le co la, ma a nc he
ma g gio re ass orb ime nto d’ac q ua ne l te mp o.
Co l te rmine mo no me ro (da l gre co u na p arte) in c himic a s i
de fin isc e una mo lec o la se mp lic e dotata d i grupp i funz io na li
ta li pe r c ui s ia in grad o d i c o mb inars i co n a ltri mo no me ri e
rad ica li fo r ma nd o ma c ro mo lec o le (p o lime ri).
Pe r este ns io ne, il te r mine vie ne us ato a nc he pe r id e ntifica re
l'unità
strutturale
ripetitiva
che
fo r ma
un
p o lime ro.
Il
process o d i tras fo rma z io ne de l mo no me ro a p o lime ro s i
c hia ma p o lime rizza z io ne. Ne lla Figura 6 s o no ripo rtate le
fo r mu le struttura li de i mo no me ri p iù utilizza ti.
Il
Bis-GMA
fo r ma,
rigida e viscosa.
tuttavia,
una
mac ro mo le co la
mo lt o
In a lc uni ca s i, p erta nto, a l trad iz io na le
Bis -GM A vie ne pre ferito, q ua le res ina d i b ase de lla ma tric e,
9
Introduzione
l’ UDM A (ure ta no d ime ta crilato ), so lo o asso c ia to co n Bis G M A e / o T E G D M A ( R u y t e r 1 9 8 5 ).
L’assenza
d i grup p i a ro ma tic i (sos tituiti da
quelli
NH)
re nde la mo le co la me no viscos a e me no rig id a; l’ass e nz a d i
grup p i O H ne rid uce l’ id ro filia e l’ass o rb ime nto d i ac q ua,
me ntre
i
gruppi
NH
dovrebbero
favorire
l’ad es io ne
attra ve rso la fo r maz io ne d i le ga mi id ro ge no. So no prese nti,
inoltre, all’interno di essa i controllori di viscosità, ossia
mo no me ri a basso peso mo lec o lare, utilizza ti pe r d ilu ire la
res ina d i base e re nderla p iù ma ne gge vo le e ma nip o lab ile e
per ga ra ntire una ma gg io re in corpo ra z io ne d i rie mp itivo,
una
miglio re
mo b ilità
mo lec o la re
durante
la
po lime riz zaz io ne e q uind i un ma ggio r grad o d i c o nve rs io ne.
Tra ta li mo no me ri ric ord ia mo il TEGDM A (trie tile ng lic o le
d ime tac rila to ),
il
più
usato,
l’U DM A
(diUretan-Di-
MetAcrila to), l’MM A (Metil-M etAc rila to) e a ltri ma no me r i
d i mino r imp o rta nza e imp ie go q ua li il BIS -M A ( metac rilato
d i b is fe no lo A), l’ EGDM A (Etile nG lic o l-D iM etAc rila to ).
Tali
mo no me ri
sono
esa tta me nte
gli
stessi
contenuti
a ll’ inte rno de lle res ine flu id e no n rie mp ite (bo nd in g) de i
corre nti s is te mi a des iv i s ma lto -de ntina li; c iò ga ra ntisce una
10
Introduzione
co mp a tib ilità ed un le ga me p erfe tto tra stra to ades ivo e
ma teria le d a resta uro.
La p rese nza ne lla misce la o rg a nic a d i ac rila ti lio filizza ti
porta
ad
una
co mp o me ri,
l’ asse nza
diversa
a nc he
essi
classe
di
ma te ria li
utilizzati
nei
denominati
restauri.
Invece
d i rin fo rza nti ne lla ma trice res ino sa d ilu ita p orta
a lla for ma z io ne d i un’a ltra c lasse d i ma te ria li utiliz zati
co me ade s ivi d e ntina li p er lo s ma lto, i bo nd.
Altre
mo lec o le
presenti
nella
fase
organica
sono
gli
iniziatori o (catalizzatori) di polimerizzazione, che hanno il
co mp ito
di
catalizzare
deco mp o ne ndos i
e
la
re az io ne
liberando
di
radicali
po lime rizza z io ne
liberi
a lta me nte
rea ttiv i ne l mo me nto in c ui ve ngo no stimo la ti da una fo nte
di energia (calore, luce alogena, etc.).
Ne i co mp os iti a uto po lime riz za n ti, l’ in iz iato re p iù d iffuso è
il pe ross ido d i be nzo ile. N e i co mp o s iti p o lime riz zati a luc e
UV
(i
primi
l’ in iz iato re
foto-sensibili
della
a
essere
p o lime rizz az io ne
stati
era
introdotti),
rappresentato
da ll’etere b e nz o il-a lc hilico, me ntre pe r q ue lli po lime r izza ti
a
luce
non-UV
co mp os iti
(p ra tica me nte
presenti
sul
la
me rcato )
totalità
è
dei
ma te ria li
ge nera lme nte
il
ca nfo ro c hino ne (C Q). Lo spe ttro d i ass orb ime nto d i q uesta
11
Introduzione
mo lec o la è co mp res o tra 37 0-50 0 n m (Fig ura 7 ).
Face va no pa rte de lla fase o rga nic a a nc he gli in ibitor i d i
polimerizzazione spontanea (idrochinone fenol-derivati).
Essi
hanno
il
c o mp ito
di
ritardare
la
reazione
di
po limriz zaz io ne a l mo me nto d e lla mis ce laz io ne de lle d ue
paste
re a ge nti,
posizionare
e
così
da
mo de lla re
p er mette re
all’operatore
ad e gua ta me nte
il
di
c o mp os ito.
Au me nta d unq ue il te mp o d i la v oro, ma co nte mp o ra nea me nte
hanno
a nc he
l’ imp o rta nte
funzione
di
prevenire
po lime riz zaz io ne sp o nta nea de l ma te ria le d ura nte
la
il suo
stoccaggio.
2.2.1.2. Fase inorganica (rinforzante)
Rapp res e nta il rie mp itivo ino rg a nic o d isp ers o d e i c o mp o s iti
ed
è
costituito
da
min utiss ime
particelle
mine ra li
inc orpo ra te ne lla ma trice res in osa a l fine d i a u me nta rne le
proprietà
fis ic o- me cca nic he,
a ltrime nti
insufficienti.
Il
co ntro llo de l rie mp it ivo ino rga nic o d e i mo de rni c o mp os iti
de nta li ra pp res e nta, ino ltre, u n ulterio re mo d o pe r po te r
mo d e ra re il fe no me no de lla co n traz io ne d a po lime rizza z io ne
(D ogon, 1990).
12
Introduzione
Le pa rtic e lle d i rie mp itivo (detto a nc he c aric a o fille r) so no
prodotte graz ie a d un proc esso indus tria le di tritura z ione di
vetro
e
cera mica
fino
a
renderle
di
mis ura
minima
dell’ordine del micron.
Q ues te p artice lle ino rga nic he d i natura ce ra mic a d isp ers e
nella
resina
rendono
il
mate ria le
resinoso
c lin ica me nte
adatto a sostituire il tess uto dentale perduto (Glenn J. 1982)
 miglio ra me nto de lle p ro p rie tà me cc a nic he de lla res ina :
d urezz a, res iste nza a c o mp ress io ne, traz io ne, fra ttura e
usura.
 rid uz io ne de lla c o ntraz io ne da p o lime rizza z io ne.
 rid uz io ne de l coe ffic ie nte d i esp a ns io ne te r mic a.
 abbass a me nto de l gra do d i asso rb ime nto d’ac q ua c ui è
espos ta la res ina ne ll’ a mb ie nte ora le.
 la
radiopacità
radiografiche
dei
filler
(requisito
fac il it a
le
diagnosi
ob b ligatoria me nte
richiesto
dalla Specifica n. 27 di ANSI/ADA per l’accettazione
de l ma te ria le (J A m De nt Asso c. 200 3 ).
La ca rica e le prop rietà de l co mp os ito so n o in flue nzate
no te vo lme nte
dal
rie mp itivo
inorganico.
Nonostante
s ia
imp oss ib ile giud ic are la q ua lit à d i un c o mp os ito basa ndos i
s u d i un s o lo pa ra me tro, nu me rose rice rc he d imos tra no la
13
Introduzione
stretta correlazione esistente tra qualità (in percentuale) di
carica e /o tipo lo gia de l rie mp it ivo e d ive rse ca ra tter istic he
fis ic o- mec ca nic he de i c o mp os iti.
La
ma ggio r
co mp os iti
parte
dentali
delle
classificazioni
negli
ultimi
anni
proposte
si
per
basa
i
sulle
cara tteris tic he d ime ns io na li e morfo lo g ic he de l filler.
I fille r p iù co mu ne me nte utilizz ati s o no :
*b ioss id o d i s o lic io, in fo rma d i q ua rzo c rista llino o d i
s ilice p iro ge nic a; il p iù imp ie g ato in q ua nto s upe riore p er
este tic a e q ua lità me cca nic he.
*s ilic ato di litio e a lluminio
*vetro di boro
*vetro di bario
Le d ime ns io ni de lle pa rtice lle posso no va riare tra 0. 00 7 100
µ m,
a
seconda
della
procedura
adottata
per
la
la voraz io ne de l rie mp itivo.
I rie mp itivi so no c las s ific ab ili in base a lle d ive rse lo ro
cara tteris tic he : na tura c himic a , d ime ns io ni e te c nic he d i
produzione.
In bas e a lla lo ro natura c himic a , s i d is tin guo no
due gruppi:
partice lle a base di bioss ido di s ilic io (SiO2), c he in ra gione
de lle caratte ris tic he de l lo ro retico lo crista llino ass u mo no
14
Introduzione
la fo r ma d i q ua rz o c ris ta llino o d i s ilic e p iro ge nic a, e
partice lle a c o mp os iz io ne c himi ca p iù co mp less a (s ilica ti d i
Al e Li, St e Al, Ba e Al; vetri di Ba, Zn, St; s ilica ti di litio
e a lluminio; s ilica ti di stronz io e a lluminio; boros ilic ati;
alluminosilicati di zirconio; fluoruro di calcio).
Le
particelle
a
base
di
qua rzo
cristallino
sono
dure,
c himic a me nte ine rti, co n bass o coe ffic ie nte d i es pa ns io ne
te rmica, b uo n re nd ime nto este tic o (p er il b uo n ind ice d i
rifrazione);
venivano
ma c ro rie mp itiv i
nei
vecchi
usate
ge ne ra lme nte
c o mp os iti
quali
ma cro rie mp iti.
Le
part ice lle a base d i s il ice p ir o ge nic a so no p icc o le s fe re
s intetizz ate c himic a me nte a d a lta te mpe ra tura.
Non sono
ma ncati
i
tentativi
di associare
alla
ma trice
res ino sa rie mp itivi in fo r ma d i fib ra, so p rattutto fib ra d i
vetro (W ille ms et a l. 1 99 2), ma i ris ultati no n so no sta ti
eccez io na li pe r i prob le mi le ga ti a lla d iffe re nte ca pac ità d i
le ga me
con
Alcuni
Autori
la
matrice
(Ka mp os io ra
da
et
parte
al.
di
1996)
questi
ultimi.
hanno
riferito
pro me tte nti ris ultati c o n l’ uso d i rie mp itivi a bas e d i fib re
ra mific ate, c o mp os iti c ioè in c ui o gni s in go la pa rtice lla d i
rie mp itivo c o ns is te in un a mma s so po roso d i fib re.
15
Introduzione
I rie mp itiv i ino rga nic i poss o no essere otte nuti in d ive rs i
mo d i (G ra nd in i R. e t a l. 20 04 ).
* trituraz ione de lle s osta nze ino rga nic he ;
*p rec ip itaz io ne d i s ilice p iro ge nica ad a lte te mp erature;
*p rep o lime r iz zaz io ne
bassa
viscosità
e
di
silice
s uc cess iva
colloidale
mo no me ro
fra ntu maz io ne
della
a
ma ssa
solidificata;
*a g glo me raz io ne artific ia le d i gra nu li ino rga nic i p riv i d i
resina.
Molto
di
recente
denominate
di
inoltre
ceramic
mo noc rista lline
me d ie
sono
0,4
5µ m.
proposte
whiskers,
nitrosilicee
-
state
La
aghiformi,
lo ro
for ma
cioè
delle
particelle
particelle
d ime ns io ni
allungata
sarebbe
partico la rme nte va nta gg iosa ne l p re ve nire la p ro pa gaz io ne
d i mic roc rac ks.
La lo ro res is te nza a lla c o mp res s io ne, c o n va lo ri d i c irca 3 0
GPa, ris ulta di gra n lunga s uperiore a que lla de lle pa rtice lle
vetrose (0,1 G Pa ) e de lle fibre (3 G Pa ), c he pera ltro sono
a mo rfe e po lic rista lline, a d iffe re nza d e i wh is kers c he so no
mo noc rista llini (D ru mmo nd L. 2 008 ).
Q ues te nuo ve pa rtice lle ve ngo n o le ga te a lla matrice p re via
ossidazione
e/o
tra tta me nto
a
500°C
con
successiva
16
Introduzione
s ila niz zaz io ne e mos tra no una ma g gio re res iste nz a a ll’ us ura
ris pe tto a i c o mp os iti c o nte ne nti i rie mp itiv i tra d iz io na li.
2.2.1.3. Fase intermedia (agente legante)
Le
particelle
fo r ma re
alcun
inorganiche
tipo
di
del
le ga me
rie mp it ivo
chimico
con
non
possono
le
mo lec o le
po lime ric he ; a ffinc hé il rie mp itivo p ossa s vo lge re la s ua
fu nz io ne ne lla ma trice res inosa è necess ario c he c i s ia u n
int i mo co nta tt o t ra le d ue fa s e; t a le co nta tt o è ga ra nt ito
da ll’a ge nte le ga nte ( Liu e t a l. 200 1 ).
Pres upp osto esse nz ia le pe r il c orre tto funz io na me nto d i un
restauro
è
c he
vi
s ia
una
perfetta
co mp e ne traz io ne
e
co ntinu ità fis ic o- me cca nica tra le s ue d ue fas i p rinc ip a li.
Q ues to co mp o rta una a des io ne la mig lio re p oss ib ile de lle
diverse fasi tra loro.
È s o lo c o s ì, infa tti, c he le fo rze e gli
stress c he no rma lme nte a ttra v ersa no il ma te ria le ind urito
possono
distribuirsi
ind is tinta me nte
tra
in
matrice
modo
e
o mo ge neo
rie mp itivo
passando
s e nz a
vie
pre fe re nz ia li. In co nd iz io ni id ea li la ma trice, p iù d uttile,
tras ferisce le te ns io ni a l rie mp itivo c he, ess e ndo p iù rig id o,
s i op po ne a lle de fo r maz io n i. In asse nza d i un va lid o le ga me
ma trice -rie mp itivo la co nse gue nza p iù imme d ia ta è c he le
17
Introduzione
forze
tenderebbero
fo r me reb be ro
rime
a
concentrarsi
di
frattura
propagazione nelle resina
a ll’ inte rfac c ia
con
c ons e gue nte
e
si
loro
che poi avranno vita facile a
d iffo nde rs i d i int e rfacc ia a d in te rfa cc ia at t ra vers o t ut to il
restauro.
U n sa ldo le ga me matrice -rie mp itivo ra pp rese nta ino ltre un
pres upposto indispe nsa bile pe r e vita re la pe netraz ione di
mo lec o le d’ac q ua (U lma n 19 96 ) e la d isso luz io ne id ro litica
de l le ga me a ll’ inte rfacc ia, c o n co nse gue nte d isc o lo raz io ne e
ind eb o li me nto d e l ma nu fatto (Plue dde ma nn 1 98 2; Gra nd ini
e t a l . 1 9 9 9 ).
U na de lle p rime vie te nta te è s tata q ue lla d i un a nco ra gg io
se mp lice me nte
microporosità
mic ro mec ca nico
delle
particelle
di
della
ma trice
rie mp itivo
alle
(Soder holm
198 5 ), c re ate ap pos ita me nte s ulla lo ro s upe rfic ie o pp ure
me d ia nte s inte rizzaz io ne (Ehrnford 1 98 3).
Il p rinc ipa le a ge nte le ga nte utiliz zato già da Bo we n (19 82 )
ne i p rimi co mp os iti è il sila no, un c o lla nte o rga nic o a base
di
silicio
col
quale
vengono
ricoperte
le
pa rtic e lle
ino rga nic he de l rie mp itivo p rima d i esse re inse rite ne lla
ma trice. Q ue lla de i s ila ni è in re a ltà una fa mig lia d i c ui
fa nno pa rte una se rie d i mo lec o le acc o muna te tutt e da l fatto
18
Introduzione
d i p ossed ere un d opp io grup po funz io na le : me ta crilic o da un
lato,
per
legare
i
mo no me ri
della
ma tric e,
silanico
da ll’a ltro, p er le ga re le pa rtice lle d i rie mp itivo .
La mo lec o la a ttua lme nte d i p iù largo uso è il me tac rilo ss iprop iltrime toss is ila no,
caratterizzata
da
un
gruppo
me tac rilic o (-CO -CC H3= C H2) a un’estre mità de lla mo lec o la
e da tre grup p i trime toss ilic i [ -Si-(O C H3 )3] a ll’ a ltro ca po
(Figure 8 e 9).
L’o tte n ime nto
s ila no
è
di
una
influenzata
ricopertura
dalla
o ttima le
geo me tria
da
parte
superficiale
del
delle
partice lle d i rie mp itivo e da ll’e ve ntua le p rese nza s u d i esse
d i imp urità de pos te d ura nte le fas i d i p rod uz io ne (Jo ha nso n
et al. 1967).
U na d ep os iz io ne no n ottima le d e ll’a ge nte le ga nte s ul filler
dete r mine re bbe una rid otta res i ste nz a a ll’ us ura (Powe rs et
al. 1974). La s ila nizz az ione non a vrebbe influe nza ne a nc he
s ul mo d ulo d i e las tic ità de l c o mp o s ito, sec o ndo Sa ka guc hi
(1999) e Ferrac a ne (1999 ).
19
Introduzione
2.2.2. CLASSIFICAZIONE
Co mp os iz io ne
chimica,
mo d a lità
di
po lime r izzaz io ne
e
cara tteris tic he de l rie mp itivo rapp rese nta no s o lo a lc un i de i
d ivers i pa ra me tri c he co nse nto no d i d istin gue re tra loro i
nu me ros i co mp os iti o gg i d isp o nib ili s ul me rca to, o gnu no
co n prop rietà me cca nic he e ind icaz io ni c lin ic he sp ec ific he.
No nos ta nte es is ta no mo lte c ar atteristic he d iffe re nz ia li, la
c lass ifica z io ne
dei
ma te ria li
c o mp os iti
viene
fatta
ge ne ra l me nte in b ase a lle d ime ns io ni d e l rie mp itivo ed a lla
tecnica di fabbricazione.
In base a lle d ime ns io ni d e l rie mp itivo , (Sw ift et a l. 1 99 5 )
c lass ifica va no i co mp os iti de nta li in materia li c ostituit i da :
• me ga rie mp it iv i: 2-0.5 mm; s i tratta in p ra tic a de gli inse rti
di
vetroce ra mic a
da
annegare
to ta lme nte
ne l
c o mp os ito
seco ndo tec nic he rec e nte me nte prop oste;
• ma c ro rie mp itivi: 1 00 -10 µ m;
• me d io rie mp itivi: 1 0 -1 µ m;
• min irie mp itivi: 1 -0, 1 µm;
• mic ro rie mp itiv i: 0,1 -0, 01 µ m;
•
na norie mp itiv i:
0,01-0,005
µ m,
a ttua lme nte
in
fase
a va nzata d i spe rime ntaz io ne.
20
Introduzione
G li s tess i Auto ri, ric lass ifica va no i ma te ria li stess i a nc he in
base
alle
tec nic he
di
p ro d uz io ne
dei
c o mp os iti.
Essi
d is ting ue va no tec nic he pe r tritu raz io ne o pe r prec ip itaz io ne,
oppure
per
triturazione
pre po lime rizza te
o
organico
vaporizzazione
-
inorga nic he,
di
particelle
oppure
per
co nglo me raz io ne med ia nte p roc esso d i s interizz az io ne de lle
particelle di rinforzante.
Ge ne ra lme nte p oss ia mo ind ica re le se gue nte c lass ifica z io ni:
LUTZ F, SETCOS JC, PHILIPS RW, ROULET JF (1983)
Classe
I,
Co mp os iti
tradizionali:
d ime ns io ni
me d ie
particelle 2-12 micron,
Cla sse II, Co mp os iti mic ro rie mp iti: la d ime ns io ne med ia
delle particelle è di 0,04 micron,
Cla sse III, Co mp os iti res inos i a base d i mic ro pa rtice lle .
* Co mp less i mic ro - e prep o lime rizzati re inse riti ne lla mass a
* Co mp less i mic ro rie mp iti p rep o lime rizza ti d i fo r ma s fe rica
* Co mp less i a gglo me rati d i mic ropa rtice lle
Cla sse IV, C o mp os iti ib rid i: le d ime ns io ni de lle pa rtice lle
so no 0,0 4 -1 00 mic ro n.
21
Introduzione
BRAEM M, LAMBRECHTS P, VANHERLE G. (1984 )
• Tradizionali
*Pr imitiv i (5 -3 0 µ m)
*R ece nti (1 -5 µ m)
• Ibridi
*3-10 µ m
*≤ 2 µ m
• M is ce lla ne i
*C o mp less i p re po lime riz za ti
*C o mp less i a gglo me rati
• M icro rie mp iti
*O mo ge ne i
*N o n o mo ge ne i
– G ra nula ri Prep o lime rizza ti (1 -200 µ m)
– Sfe ric i prep o lime rizz ati (5-50 µm)
– Agglo me rati (1 -2 5 µ m)
CRAIG (1985)
Ti p o I Le pa rt ice lle ino r ga ni c he ve ngo no un i fo r me me nte
d is pe rse a ll’ interno de lla ma tric e.
* Classe I. Particelle di grossa taglia (macrosize) 8-25 µm
(otte nute pe r tritura z ione ).
22
Introduzione
* C lasse II. Pa rtic e lle d i p icc o la ta glia ( m in is ize ) 1 -8 µ m
(otte nute pe r tritura z ione )
*
Classe
III.
M ic ropa rtic e lle
(microsize)
0,04-0,2
µm
(ottenute per precipitazione).
* C lass e IV. M is ce la d i C lass i I -III.
Tipo
II
Particelle
p repo lime riz za te
contenenti
mic ropa rtic e lle d i s ilice c o llo id a le d is pe rse a ll’ interno de lla
ma trice.
* C lass e I. M ac ro pa rtice lle prep o lime rizza te 1 -20 0 µ m.
* C lasse II. M isce la de l prece de nte (Tipo I I - C lasse I) c on
le Classi II e III del Tipo I.
ALBER S H. (1985)
•
Co mp os iti
mac ro rie mp iti:
la
d ime ns io ne
me d ia
delle
la
d ime ns io ne
me d ia
delle
partice lle è d i 0.6 -1 5 µ m.
•
C o mp os iti
mic ririe mp iti:
partice lle è d i 0.0 4 µ m.
• Co mp less i a gg lo me ra ti d i mic ro pa rtice lle.
• Co mp os iti ibrid i.
• C o mp os iti cos tituiti da pa rtice lle d i ta glia p icc o la : la
d ime ns io ne me d ia de lle pa rtice lle è d i 5 µm.
• Co mp os iti fo rte me nte rie mp iti (co n 8 0 % d i rie mp itivo ).
23
Introduzione
WILLEMS G,
LAMBRECHTS
P,
BRAEM
M, CELIS JP,
VANHER LE G (1992)
• Co mp os iti ca ricati
❏ Med io -rie mp it i <6 0 vo l%
– Ultrafini < 3 µm
– Fini > 3 µm
❏ Co mp atti > 60 vo l%
– Ultrafini < 3 µm
– Fini > 3 µm
• Co mp os iti mic ro fin i
❏ O mo ge ne i
❏ Ete roge ne i
– Pa rtic e lle mis te
– Pa rtic e lle a gg lo me ra te
– Agglo me rati s intetizza ti
– Pa rtic e lle s fe ric he
• Co mp os iti misti
• Co mp os iti tra d iz io na li
• Co mp os iti rin fo rzati c o n fib re
I co mp os iti p osso no ess ere c lass ifica ti se co nd o il me tod o d i
po lime riz zaz io ne; Co mp ositi au to- e fo to po limer izza bili.
24
Introduzione
2.2.3. PROPRIETA’ DELLE RESINE COMPOSITE
Il c o mp os ito ide a le do vreb be p o ssede re ta li req uis iti:
1- Praticita’ :
* facile scelta del colore;
* co ns is te nza o ttima le ;
* limita ta se ns ib ilita’a ll’ u mid ita’ prima de ll’ ind urime nto;
* buona possibilita’ di rifinitura;
* s e ns ibilita’ limita ta a lla luc e.
2-Requisiti clinici:
* s ta b ilita’ c ro ma tic a;
* b uo n ada tta me nto c ro ma tico a q ue llo de i d e nti natura li;
* radiopacita’:
* ada tta me nto ma rgina le b uo no;
* b uo na ades io ne a l tess uto de nta le ;
* limitata ritenzione di placca .
3-Buone proprieta’ c himico -fis ic he :
* b uo ne p ro p rie ta’ me cca nic he ;
* limitata solubilita’;
* limita ta es pa ns ione te rmica ;
* limita ta c o ntraz io ne da po lime rizzaz io ne;
* grado di conversione elevato.
25
Introduzione
4-Bio co mp atib ilita’ :
* la res ina c o mp os ita d o vre bb e a ve re una toss ic ità
limita tiss ima .
I co mp os iti attua li, no ns ta nte gli e nor mi p ro gress i, no n so no
a ncora in grado di soddis fare tutte le s uddette as petta tive.
26
Introduzione
2.2.4. CAMPO DI APPLICAZIONE DELLE RESINE
COMPOSITE
Le res ine c o mp os ite no n ve ngo n o usa te so lo pe r la
res ta uraz io ne d ire tta, ma s o no ma teria li es tre ma me nte
vers atili imp ie ga ti in q uas i tutti gli a mb iti de ll’o do nto iatria
(Watts D.C., 1992):
- Resta uri d iretti in va ri c lass e, ne i setto ri a nte rio ri e
posteriori.
- R ico struz io ne d i inc is ivi fra tturati o de nti a nte rio ri
ma lfo r ma ti.
- R ico pe rtura d i d ifetti de llo s ma lto.
- Restauro di abrasioni cervicali.
- Costruz io ne d i mo nc o ni da rives tire c o n c o ro ne
prote s ic he.
- App licaz io ne d i ve nee r la mina ri sui d e nti a nterio ri,
coro ne in ce ra mic a.
- Ce me ntaz io ne d i ba nde e attacc hi o rto do ntic i o
ma nte nito ri d i s paz io.
- Sp linta ggio d i de nti pe rio do nta lme nte c o mp ro mess i.
- Costruz io ne d i p ro vv iso ri imme d ia te.
- R ipa ra z io ne o ric ostruz io ne d i rives time nti es tetic i.
27
Introduzione
- Ce me ntaz io ne ades iva d i resta ur i in res ina co mp os ita o
cera mica integrale.
- Sigilla tura d i so lc hi e fess ure, c o me mez zo pre ve ntivo
di lesioni cariose.
28
3. POLIMERIZZAZIONE
Polimerizzazione
3.1. REAZI ONE DA P OLIMERIZZAZION E
Tutti i co mp os iti ind urisc o no in se gu ito a d una reaz io ne d i
po lime riz zaz io ne
c he
coinvolge
i
mo no me ri
contenuti
a ll’ inte rno d e lla matrice o rga nica. La p o lime riz zaz io ne è u n
process o a ttra ve rso il q ua le i mo no me ri lib eri s i le ga no
rec ip ro ca me nte fino a for ma re co mp less i ma cro mo lec o la ri
denominati
po lime riz zato
essere
appunto
for ma
inserita
po limeri.
una
ne lla
mas sa
cavità
il
fluida
c o mp os ito
non
viscosa
può
dentaria
e
che
p las mata
opp o rtuna me nte seco nd o l’a na to mia vo luta, ass u me ndo, so lo
dop o la p o lime rizz az io ne, le cara tteris tic he c ro ma tic he e
fis ic o- mec ca nic he fina li. U na reaz io ne d i po lime riz zaz io ne
ideale
dovrebbe essere
rapida
(per
mo tivi d i p ratic ità ),
co mp le ta (pe r otte ne re p rop rie tà o ttima li de l co mp os ito ),
un ifo r me (in tutta la massa d e l resta uro ), c o n uno stress
nullo
o
ridotto
a ll’ inte rfacc ia
de nte -res ta uro
(Peutzfeldt
1997).
30
Polimerizzazione
Nella
poliaddiz ione
delle
resine
co mp os ite
sono
individuabili tre stadi: (Cook W.D. 1983)
1. Per io do d i in duz io ne (Stad io iniz ia le ): le mo lec o le d i
iniziatore
ve ngono
radica li c he
ne
dec o mp os te
dall’attivatore
derivano sono responsabili,
a
e
i
loro
vo lta, de ll’a ttiva z io ne d i a lc une mo lec o le mo no me ric he
tramite
for ma z io ne
dei
primi
co mp le ss i
radicalici
mo no me ro /iniz ia to re.
2. period o di pro pa gaz io ne (Stad io inte rme d io ): la ca te na
mo no me rica s i a llu nga , in co ns e gue nza de l le ga me de l
mo no me ro a ttivo c o n un mo no mero ina ttivo.
3. Periodo
di
terminazione
(Stadio
finale):
due
me cc a nis mi co nse nta no la d isa ttivaz io ne de l ra d ic a le e
quindi
l’a rresto
de ll’a ccres c ime nto
della
ma c ro mo le co la p o lime rica
- Acco pp ia me nto
di
due
diverse
ma cro mo leco le
radica lic he
- Le ga me de l ra d ica le c o n un inib ito re, a ggiunto in
p icc o le q ua ntità a lla misc e la mo no me rica d i bas e;
esso e vita a nc he la po lime riz za z io ne preco ce de lla
resina in stoccaggio.
31
Polimerizzazione
3.1.1. AUTOP OLIMERIZZAZIONE
Nei
co mp os iti
a uto po lime rizza nti,
la
reazione
di
po lime riz zaz io ne pre nde va a vv io so lo d op o la misc e la z io ne
d i d ue co mp o ne nti d istint i (p asta -pa sta o liq u id o-pas ta ),
a ll’ inte rno
dei
iniziatori
o
qua li
erano
catalizzatori
acceleratori
di
contenuti
(perossido
se pa rata me nte
gli
benzoile)
gli
di
p o lime rizz az io ne
(a mine
e
terziarie
aro ma tic he ).
3.1.2. FOTOPOLIMERIZZAZIONE
Nei
c o mp os iti
fo to po lime r izzab ili,
po lime riz zaz io ne
Q ues ti
è
ma te ria li
innescata
sono
dalla
costituiti
la
rea z ione
luce
da
di
visibile
(VL).
un’unica
pasta
a ll’ inte rno de lla q ua le il ca ta lizza to re è già prese nte, ma
diviene
luminosa
attivo
di
solo
dopo
lunghezza
irra ggia me nto
d’onda
con
co mp res a
una
(Taira
fonte
M.
et
a l . 1 9 8 8 ) g e n e r a l m e n t e e n t r o u n 400- 470 nm.
Durante
integrare
il
te mp o
ne lla
di
rete
a ttiva z ione
un
solo
po lime r ica
fino
a
radicale
50
può
mo no me ri
(Stansbury J.W., 2000).
32
Polimerizzazione
I c o mp os iti ad attivaz io ne fo toc himic a s o no i p iù usa t i
perc hé
presentano
dei
vantaggi
rispetto
ai
co mp os iti
a utoattiva ti:
 La
p o lime rizz az io ne
con
un
ma g g i o r e
grado
di
co nve rs io ne mo no me rica un c o mp os ito c o n p ro prie tà
fis ic he e c himic he c he ne migliora no il co mp o rta me nto
clinico (Vankerckhoven H. et al. 1982)
 La
reazione
di
po lime rizza z io ne
viene
attivata
ne l
mo me nto in c ui il co mp os ito vie ne esp osto a lla luc e.
 Po lime r izzaz io ne
le ga me
in
imme d ia to
po lime riz zato
e
il
pres e nz a
tra
d’a ria,
uno
strato
s uc cess ivo
stabilisce
di
(Ruyter
un
c o mp os ito
E.
1981),
ris pe tta nd o in q uesto mo do gli spess o ri mass imi d i
pe ne traz io ne de lla luc e ne l mez zo vis cos o ( 1 -2 mm ne i
co mp os iti
attivati
tra mite
luce
UV;
3
mm
se
l’ attivaz io ne a vv ie ne tra mite lu ce vis ib ile (Sa la ko O. e t
al. 1979, Ruyter E. et al. 1982).
33
Polimerizzazione
3.1.3. F OTOINIZIATORI
I foto iniz ia to ri, una vo lta a ttiv ati, s i dec o mp o ngo no da nd o
orig ine a rad ica li lib e ri a lta me nte rea ttiv i c he, e ntra ndo in
co ntatto co n le mo lec o le c irc osta nti (a ltri iniz ia to ri e/o
mo lec o le d i mo no me ro), le a ttiva no a lo ro vo lta. M o lto
sc he matica me nte,
nucleo
di
ogni
fo to in iz ia to re
a ttiva z ione,
da
cui
dà
origine
diffonde
ad
in
un
ma nie ra
mu ltice ntrica la re az io ne a ca te na d e lla p o lime rizz az io ne,
estendendosi infine
rapida mente a
tutto
il
ma te ria le.
Il
fotoiniziatore più diffuso è il canforochinone (CQ) che ha il
ma ss imo s pettro d i ass o rb ime nto a ttorno a i 4 68 -47 0 n m, ma
possono
essere
usa ti
a nc he
a ltri
α
d ic he to ni,
co me
il
fenilpropanedione (PPD), che assorbe la luce a 410 n m e
viene
in
giallastro
certi casi preferito
e
può
dare
al CQ,
fastidiosi
che
effetti
ha
un
colore
trasparenti
nel
restauro finale.
34
Polimerizzazione
3.2. LAMPADE PER P OLIMERIZZAZIONE
I ma te ria li d e nta ri c he ind uris co no me d ia nte la luce s o no
se mp re p iù nu me ros i, pe r c ui so no se mp re p iù usa te le
la mp a de fo to po lime riz za nti (Fig ura 10 ) .
Mate ria li de nta li iniz ia lme nte usati era no po lime riz za ti da
luce
ultravioletta
di
lunghezza
d'onda
fra
10
e
380
na no me tri , me ntre gli a ttua li mate ria li utiliz za no lo s pettro
visibile
(lunghezza
pre c isa me nte
è
la
d'onda
luce
fra
400
all'e stremità
e
700
blu
n m).
dello
Più
spe ttro
vis ibile, vic ino a l limite blu - ve rde, que lla utiliz zata per
indurire
gli attuali
materia li.
Un filtro ottico speciale,
ins ta lla to fra la la mp a d ina e il p unta le a fib re ottic he,
lasc ia filtrare so lo le lu ng hezz e d 'o nd a c o mp rese fra 4 00 e
520 n m, me ntre q ue lle d e lle ba nde ve rde, gia lla e ro ssa
(5 20 -7 00 n m) ve ngo no e limina te perc hé ine ffic ac i. Infa tti lo
spettro
di
asso rb ime nto
del
più
comune
fotoiniziatore
pres e nte ne i c o mp os iti, il c a nfo roc hino ne, sta ne lla ba nda d i
lunghezza
d'onda
fra
450
e
500
n m,
con
un
picco
di
asso rb ime nto a 47 0 n m (Fig ura 11 ) .
35
Polimerizzazione
Per
otte ne re
la
fo top o lime riz zaz io ne
occorre
una
certa
inte ns ità d i e ne rgia lu mino sa (mW /c m²) a pp lic ata p er un
dete r mina to te mp o . Si ritie ne c he p er po lime r izza re uno
strato d i c o mp os ito d i 1 mm in un sec o ndo s ia necess aria
una
quantità
di
energia
16000
mW /c m²,
ma
è
difficile
d is po rre d i una p ote nz a cos ì e le vata ne l c a vo ora le, p er c ui
s i può utilizza re una pote nza luminosa infe riore per un
te mp o ma gg io re. Pe r ese mp io, s i p osso no irrad ia re 10 00
mW /c m²
per
d is po ne ndo
un
di
te mp o
una
di
16
la mp ada
secondi;
che
di
eroghi
conseguenza
400
mW /c m²
sare bbe ro ne cessa ri 40 s econdi di es pos iz ione. (Fow le r et al.
1994).
È
s e mp re
irra gg ia me nto
inc o mp le ta
al
(Tate
racc o ma nd a b ile
fine
W.
di
et
evitare
al.
a u me ntare
una
1999).
i
te mp i
di
po lime riz zaz io ne
Tuttavia
te mp i
di
irra gg ia me nto s upe rio ri a 4 0, 6 0 seco nd i no n inc re me nta no
p iù il gra do d i po lime r izza z io ne s e vie ne utiliz z ata una
co mune la mp ada a lo ge na d i 4 00 -6 00 mW /c m2.
Attraversando
il
ma te ria le
restaurativo
la
luce
subisce
un'a tte nua z ione di inte ns ità dipe nde nte da va ri fa ttori:
1) lo s pesso re de l ma te ria le ;
36
Polimerizzazione
2) la p rese nza d i rie mp itivo e le d ime ns io ni d e lle s ue
particelle;
3) il c o lo re (le tinte p iù sc ure tras metto no me no luc e);
4) il d ise gno de lla ca vità;
5) la d is ta nza tra es tre mità d e l p unta le e s upe rfic ie de l
ma teria le. Il c lin ic o de ve ric ordare c he l'ap pa re nte d urezz a
s upe rfic ia le
del
ma teria le
può
nasc ondere
una
po lime riz zaz io ne interna ina de guata ( Burgess J, 19 99 ).
In
c o mme rc io
sono
presenti
diversi
tipi
di
la mp a de
po lime riz zatric i co n d iffe re nti p ote nze (Figura 10 ) :
 La mp ada a lo ge na
 La mp ada a l p las ma
 La mp ada L. E.D. (Light E mittin g D io de ).
La
quantità
di
calore
e messa
da
un
apparecchio
fo to po lime r izza nte d ip e nde da nu me rose varia b ili: inte ns ità
lu minos a, te mp o d i irra gg ia me n to, natura de lla so rge nte d i
luce, d is ta nza d e l p unta le d a lla s upe rfic ie de l tess uto, ma
sopratutto
d a ll’ e ffic ie nz a
del
filtro
nel
selezionare
le
lu ng hezze d’o nda utili esc lud e ndo q ue lle ca lo ric he (Fa no L.
et al. 1998).
37
4. CITOTOSSICITA’ E RILASCIO
Citotossicità e Rilascio
Si definisce
citotossicità
l'effetto di un agente
di tipo
c himic o (una mo lec o la ), fis ic o (te mp e ratura, rad iaz io ne o
o nd a e lettro ma gne tic a) o b io lo g ico (una c e llu la d e l s iste ma
immunitario) in grado di indurre danno ad una cellula.
L'agente
c he
induce
tale
danno
viene
spesso
definito
c itotoss ina (C o he n J. 19 93 ). Q ues ti ma te ria li a base d i
res ine s ubiscono uno ass orbi me nto de i liquidi ne i i primi
gio rni do po imme rs io ne in ac q ua o sa liva (S ma ll C. et a l.
1998, Cattani et al. 1999, Akashi et al. 1999).
In tutte le reaz io ni d i p o lime rizzaz io ne la reaz io ne c himic a
c he tras fo r ma mo no me ri in po lime ro no n è ma i to ta le. Ne l
miglio re de i cas i s i a rriva c irca 8 0 % de i mo no me ri vie ne
tras fo rma to. Pe r le s oste nze tip o co mp os iti, la fraz io ne no n
po lime riz zata
può
variare
dal
25%
al
60%.
Questa
tras fo rma z io ne inc o mp le ta co mpo rta, in s ituaz io ni c linic he,
il rilascio
di
mo no me ri ne lla
cavità
orale
e
ne i fluid i
b io lo gic i, fe no me no c he ra gg iu nge la s ua ma ss ima inte ns ità
ne lle 24 ore se gue nti il tratta me nto (Ha ns e n 1983, Le ung et
al. 1985, Watts et al. 1986, Ferracane et al. 1990, Pilo et
al. 1992).
La princ ip a le ca usa d i c itotoss ic ità de lle res in e co mp os ite
utilizzate
in
odontoiatria
è
costituita
dai
mo no me ri
39
Citotossicità e Rilascio
me tac rilic i no n tras fo r mati
mo no me ri
c he
non
(Quinlan A. et al.
entrano
a
fa r
parte
della
2002). I
struttura
po lime ric a so no rilasc iati da l mate ria le stess o ne l ca vo
orale
(Ferracane
J.
1994,
M ic he lse n
V.
et
al.
2003,
M unks ga ard C. et a l. 20 00 ). La p rese nza d i ta li mo lec o le
può esse re a ll’ origine di una gra n varie tà di inte raz ioni
c himic he
e
biologiche,
un’ in fia mma z io ne
o
ne lla
che
possono
esitare
in
mo rte
cellulare,
apoptosi
e/o
nec ros i (Ge urtse n e t a l. 1 99 8, Sc h ma lz 19 98, N ic ho lse n
et
al. 2008).
U n va nta gg io d i una po lime riz z az io ne o ttima le è cos tituito
da lla p oss ib ilità d i o tte ne re la minima q ua ntità
possibile di
rilasc io da pa rte de l materia le trattato ( To ng et a l. 2 00 5,
Fra nz a e t al. 2 00 3, Sc h ma lz e t al. 20 05, e Bo uilla g uet e t a l.
2002).
N u me ros i
fattori
possono
influenzare
il
grado
di
co nve rs io ne p o lime ric a d i una res ina co mp os ita a pa rità d i
sorge nte lu minos a : la co mp os iz io ne c himica de l mo no me ro,
la pe rce ntua le e le ca ra tte ristic he de l rie mp it ivo,
il colore
e la tras luc e ntezz a de lla res ina co mp os ita (Ha nks et al.
1996).
40
Citotossicità e Rilascio
Ne gli u ltimi a nn i la b ioco mp atib ilità de i ma te ria li de nta ri a
base d i res ina è d ive nta ta una q uestio ne se mp re imp o rta nte.
Secondo (Yoshii 1997) c’è una relazione evidente tra la
struttura de l mo no me ro e la c ito toss ic ità .
Gli
studi
di
coltura
cellulare
ha nno
d imo stra to
che
i
mo no me ri d e lla res ina s o no c ito toss ic i a co ntatto d iretto
co n ce llule fib ro b la sti (Ha nks et al. 1 99 1, Sc hed le A. et
al.1 99 8, G e urts e n W. 19 98 , La i Y. et al. 2 00 4, T ho ne ma n n
B. et al. 2002, Becher R. et al. 2006, Souzaa P. 2006). Gli
estratti de l mo no me ro Bis -G M A e
il c o mo no me ro TEG -
DM A, influe nz a no la fertilità d e i to p i fe mmine (D ra ma ni e t
al. 20 06 ). Ina la z io ne de i p artic e lle d i res ina c o mp os ita
(<10µ m)
può
provocare
una
in fia mma z io ne
cronica
nel
s iste ma res p ira to rio de l co nig lio (Go ld berg B. et al. 19 92,
Re ic hla F. e t a l. 20 01 ).
41
Citotossicità e Rilascio
4.1. GRADO DI CONVERSIONE
Il nu me ro de i le ga mi me tac rilic i c he no n ha nno re a gito e
a nco ra p rese nti ne lla res ina p o lime rizza ta ind ic a a pp unto
l’ este ns io ne d e lla po lime riz zaz io ne (gr ad o di co nvers io ne,
GC o vve ro De gre e o f Co nve rs io n, DC ) c he d i no r ma no n è
trascurabile (Erikson et al.1984, Young et al. 1991, Yoshida
K. e t al. 1993 e Örte ngre n U. et al. 2004).
La c ad uta d i po te nza de l fasc io lu minos o p uò c o mp orta re un
ins uffic ie nte gra do di conve rs ione ne gli stra ti più profondi
del
ma te ria le ;
proprietà
questo
me cca nic he,
influe nza
ne gativa me nte
estetiche
sulle
del
restauro,
l’ asso rb ime nto d i flu id i e la b ioc o mp a t ib ilità
(G ia mp ie ro
T.et al. 2008).
Il grad o d i c o nvers io ne è o ltre mo do va riab ile ed in o gni
caso, in co nd iz io ni d i imp ie go sta ndard, be n d iffic ilme nte
s upe ra il 75 % (Va nk erck ho ve n et al. 19 81, A ma ra l et a l.
2002, Tarle et al.1998). Questo non vuol dire che il 25% dei
mo no me ri no n po lime r iz za, ma c he il 25 % d e i d op p i le ga mi
dei
gruppi
meta crilic i
resta
insaturo
e,
p o ic hé
ogni
mo n o me r o p r e s e n t a p i ù g r u p p i me t a c r i l i c i, p r o b a b i l me n t e ,
ne i cas i mig lio ri d i co nve rs io n e po lime ric a, o gni mo leco la
partec ip a a lla reaz io ne c o n a lme no uno d i es s i.
42
Citotossicità e Rilascio
Durante
la
p o lime rizz az io ne ,
l'intensità
della
luce
è
ma ss ima a lla s upe rfic ie e d iminu isce ge ne ra lme nte ne gli
strati inferiori ( Figura 12).
La p ro fo nd ità mass ima d i pe netraz io ne de lla luce varia d a 2
a
3
mm
ne l
restauro
po lime riz zaz io ne
a
ed
grado
è
la
di
ma s s i ma
conversione
profondità
di
med ia me nte
costa nte (N o mo to e t a l. 1 99 4; Pe utz fe ld t 19 94 ). N e gli s trati
sottos ta nti il nu me ro d e i mo no me ri c he no n ha nno rea gito
a ume nta.
Una
conversione
o ttima le
dei
mo no me ri
della
res ina co mp os ita d ip e nde da lla co mp os iz io ne de l mo no me ro
stesso. Ruyter 1987, Sandner et al. 1997 hanno trovato
c he
il mo no me ro Bis-GM A p rese nta una co nve rs io ne mo lto bassa
per la s ua e le vata vis cos ità . Al co ntra rio, il mo no me ro
TEGDMA presenta un alto grado di conversione (Chung et
al.1 99 0, As muss e n e t a l. 1 99 2).
Yos hid a e t a l. 1 99 3 a f fe rma c he il gra do d i c o nve rs io ne
dipende
anche
dalla
quantità
di
fotoiniziatore
il
ca nfo ro c hino ne (C Q) ne lla pas ta co mp os ita.
43
Citotossicità e Rilascio
4.2. CONTRAZIONE DA POLIMERIZZAZIONE
La c o ntraz io ne d a p o lime rizz a z io ne è uno de i p ara me tri
fo nda me nta li
che
caratte riz za no
i
ma te ria li
dentari
da
res ta uri a base d i res ina. Da l s uo va lo re d ipe nde la te ns io ne
a ll’ inte rfacc ia fra d ue ma te ria li d ive rs i o fra tess uto d uro
biologico
e
ma te ria le
da
restauro.
La
contrazione
da
po lime riz zaz io ne de i co mp os iti è resp o ns ab ile d e lla fess ura
ma rg ina le
de nte-ottura z ione
(Figura
13)
che
viene
ine vita b ilme nte invasa d a i flu id i ora li: i b atte ri p osso no
così
raggiungere
secondarie
e
i
tubuli
possibili
d e ntina li,
provocando
in fia mma z io ni
della
carie
polpa
(Brannstrom 1982, goracci et al. 1993, Vanni et al. 1995,
Labella
et
al.
po lime riz zaz io ne
1999,
imp lic a
Mangani
una
et
rid uz io ne
al.
2000).
La
del
vo lu me
del
co mp os ito se nza pe rd ita app re z zab ile d i mass a (V ers lu is et
al. 19 98 ). È U na no rma le fe no me no c himic o c he pe rò è uno
s va nta gg io no n trasc urab ile e attua lme nte no n e limina b ile,
le ga to a ll’ utiliz zo d i ta le materia le. In med ia la c o ntraz io ne
è d i c irca 2. 5-7.1 % de lla massa de l co mp os ito (Fe liz er e t al.
198 8 ). Da gli s tud i d i Go ra cc i et al. 19 92, s ull’ inte grità
ma rg ina le
gra d ua lme nte
di
restauri
crescente,
si
p o lime riz zati
con
è
che
evidenziato
energia
a nc he
le
44
Citotossicità e Rilascio
tec nic he d i po lime rizza z io ne ha nno un ruo lo ne l rid urre la
contrazione,
poic hé
si
è
visto
che
far
iniziare
la
po lime riz zaz io ne co n una bass a e ne rgia mig lio ra il s igillo
ma rg ina le.
Per
cercare
di
ridurre
il
più
possibile
le
co nse gue nz a de lla co ntraz io ne da p o lime rizza z io ne, d ive nta
imp o rta nte
fornire
una
quantità
di
e ne rgia
non
troppo
e le vata d ura nte i primi se co nd i d i p o lime riz zaz io ne, a l fine
d i rid urre le te ns io ni interne a l co mp os ito (Y ap e t al. 20 02 ).
Al co ntra rio Ho ffma nn e t al. 2 0 03, a ffe r ma no, ne i limiti de l
lo ro la voro, c he una me to d ica d i p o lime rizza z io ne a bass a
e ne rgia iniz ia le no n mig lio ra il s ig illo ma rgina le e c he
que lla
ad
alta
e ne rgia
non
ne
provoca
un
ne tto
pe ggio ra me nto ; ino ltre, sos te ngo no c he un materia le co n
basso
coefficiente
imp o rta nte
per
di
c o ntra z io ne
prese rva re
se mb ra
l’adesione
essere
piuttosto
che
più
le
tec nic he d i p o lime riz zaz io ne.
Uctas li e t a l. 20 02, ha nno e vid e nz ia to un p e ggio ra me nto d e l
sigillo
ma rgina le
effettuando
la
p o lime rizz az io ne
con
la mp a da a d a lta e ne rgia risp etto a lla p o lime rizz az io ne c o n
la mp a da a lo ge na trad iz io na le.
45
5. SCOPO DELLO STUDIO
Scopo dello studio
Lo sc op o de lla pre se nte tes i d i D otto ra to d i R ic erca in
Sc ie nz e
della
Pre ve nz ione,
svolta
ne l
D ipa rtime nto
di
Sa nità Pub b lica presso l’ U nive rs ità De gli Stud i d i Pa r ma, è
stato q ue llo d i va luta re in vitro l’e ffetto de lla d e gra daz io ne
di
sei
ma te ria li
c o mp os iti
(tre
resine
co mp os ite,
due
co mp o me ri e d un b o nd ) a base d i res ina a ttivate tra mite luce
vis ib ile in a mb ie nte ac q uoso s ulle ce llule fib rob las ti L-92 9.
L'originalità
di
questa
ricerca,
sta
ne l
fatto
che
i
sei
co mp os iti p res i in esa me, so no stati p osti ne lle med es ime
co nd iz io n i; oss ia il test d i c ito toss ic ità è stato ese gu ito s u
ques ti
ma te ria li
in
mo do
co n te mp o ra ne o,
ne l
med es imo
perio do, ne lle stess e co nd iz io ni d i te mp e ratura e u mid ità,
da llo s tesso ope ra to re. Ino ltre i ma te ria li tes tati so no stati
preparati e utilizzati secondo un protocollo clinical use e
c ioè p re parati d iretta me nte e s eco ndo le ind ic az io ni de lle
case p ro d uttric i, q ua nd o no n d ivers a me nte sp ec ifica to,
e da
un unico laboratorio.
Le ipotesi di partenza sono state:
1.Verificare
se
la
citotossicità
vo lu me trica
dei
ma te ria li
ha
prodotta
un’origine
dalla
ma ssa
diversa
dalla
c itotoss ic ità prod otta da lla s up erfic ie de i ca mp io n i. In fatti,
me ntre in q ues t’ ultimo c aso s i p uò in voca re c o me ca usa
47
Scopo dello studio
principale
il
s upe rfic ia le,
ma teria le
rilascio
nel
di
caso
mass ivo
mo n o me ri
della
questo
diffusi
c itotoss ic ità
stesso
nello
strato
indotta
me cca nis mo,
se
dal
fosse
attua to, p o rte re bbe a lla rap ida d isso luz io ne de i ma te ria li.
Q ues ta dissoluz ione non s i ve rifica ne lla pra tica c linica.
2.
Verificare
rilascio
si
se
la
reazione
es a uris ce
in
un
di citotossicità
indotta
te mp o
(circa
limitato
da
una
settima na ).
3. Co ntro lla re la d ive rs ità d i c o mp o rta me nto de i ma te ria li.
4. Esa mina re il ruo lo de l grad o d i c o nve rs io ne po lime ric a
s ulla c ito toss ic ità d i ca mp io n i espos ti a lla luc e a lo ge na pe r
te mp i d ive rs i.
Pe r rea lizz are q uest i o b ie t t ivi s i è fa tt o q ua nto se gue :
-s i è vis ta la mac ro re az io ne d i c ito toss ic ità d i ca mp io ni
varia me nte irra ggia ti ne ll’ interv a llo d i te mp o 1 -40 se c,
-s i è vis ta a l mic ros co p io o ttico la reaz io ne d i lis i.
-si
è
va luta ta
la
va riaz ione
del
grado
di
conversione
po lime ric a d e i ca mp io n i d ive rsa me nte irra ggia ti med ia nte
mis ure d i c o ntraz io ne d a p o lime riz zaz io ne utilizza nd o il
me tod o d e lla sca ns io ne de l fasc io lase r ,
-si è confrontata la microstruttura dei materiali sottoposti a
rilasc io, utiliz za ndo la mic rosc opia c onfoca le a fluoresc nz a,
48
Scopo dello studio
- s i è mis ura ta la c ito toss ic ità da mis ure d i ass o rba nza. I
ris ulta ti s o no sta ti va luta ti s tatis tica me nte (ANO V A, test
Student t).
49
6. MATERIALI E METODI
Materiali e Metodi
6.1. PREP ARAZIONE DEI CAMPIONI
I ma te ria li stud ia ti so no sta ti se le z io na ti tra q ue lli p iù
utilizzati nelle cliniche odontoiatriche in Italia e nei più
sviluppati
prodotti
di
e
d is po nib ili
case
in
produttrici
c o mme rc io.
tra
le
In
più
effetti
sono
affidabile
(3M,
De ntsp ly, Ena me l, Ke rr e Kulzer ). I se i d ive rs i ma te ria li
so no rip o rta ti ne lla ta be lla 2. I ca mp io mi o tte nuti so no
mo d e lla ti a fo r ma d i d is co p res sa nd o s fe re d i ma te ria le no n
po lime riz zato tra d ue ve trini. Si so no c os ì o tte nu ti c a mp io n i
a fo rma d i d is c hi ( ~6 mm d i d ia me tro, ~1 mm d i s pess ore e
~15 mg di peso) (Figura 14).
Q ues ti
ca mp io ni so no s ta ti irra gg iati a ttra ve rso i ve trin i d i
1 mm d i spess o re c o n luc e a lo ge na a te mp i d ive rs i a sec o nda
delle diverse analisi effettuate, utilizzando una unità di
po lime riz zaz io ne a la mp ad a a lo ge na de lla d itta 3M, c he
ero ga va 4 50 mW /c m2 (Figura 15 ). I ca mp io n i so no stati
s uccess iva me nte
imme rs i
in
d e lica ta me nte
acido
lattico
10%
staccati
per
24
dai
ore
vetrini
in
mo do
ed
da
rimuo ve re q ua lunq ue co nta min az io ne de lla s upe rfic ie. Po i
tutti i ca mp io n i so no s tati de lica ta me nte la va ti c o n acq ua
b id is tilla ta
ed
l’ asso rb ime nto
imme rs i
di
ac qua
in
e
a cqua
a
37°C
conse gue nte
per
rilascio
indurre
co me
51
Materiali e Metodi
mo s trato in Figura 16. D op o una settima na d i imme rs io ne, i
ca mp io n i s o no s tati s otto pos ti a lle d ive rse a na lis i e sa ggi d i
c itotoss ic ità.
6.2. COLTURE CELLULARI
L’ utiliz zo di coltiva z ioni ce llula ri pe r la va lutaz ione de lla
b ioco mp atib ilità in v itr o de i mate ria li de nta ri s i va se mp re
più
estendendo
ne lle
va rie
d isc ip line
de ll’ od o nto ia tria
mo d e rna (Sc h ma lz 19 97, C ia pe tti et a l. 19 98 e va n W yk et
al.2001). In ques to s tudio sono stati us ati Subs trati ce llula ri
d i L9 29 ( M o use co nnec tive tiss ue) BS C L 56 Sa nd oz fo rnita
da ll’Is tituto Zo op ro fila ttic o Spe rime nta le de lla Lo mb a rd ia e
dell'Emilia
R o ma gna.
Di
mo rfo lo gia
(fib ro b las tic -lik e ).
Mo lti la vo ri ha nno co n fe rma to c he q ues ti mo nos trati d i
fib ro b las ti s o no mo de lli d i sc e lta pe r va luta re gli e ffe ti
c itotoss ic i de i materia li de nta ri da res ta uro pe rc hé gra n
parte
delle
cellule
nella
polpa
dentale
sono
di
tipo
fib ro b las ti ( Le irska r e t a l. 19 72, W nnb w rg e t a l. 1 97 9,
Hu me
1984, Feigal et al. 1985, Yesilsoy et al. 1985).
I
fib ro b las ti L92 9 (line a ce llula re d i to po ) s o no stati fatti
cresc ere in inc uba to re co n at mo s fe ra d i C O2 a l 5 % a 37 °C in
52
Materiali e Metodi
te rre mo
di
coltura
DMEM
(Dulbecco
Modified
Eagle’s
Med iu m) e arricc hito c o n 10 % d i s ie ro fe ta le b o vino (FBS).
6.3. REAZIONE DI CITOTOSSICITÀ
L’e ffe tto toss ico de lle s osta nz e rilasc ia te da lla res ina
co mp os ita
è
co mp os ito,
stato
ottenuti
esa mina to
c o me
me tte nd o
i
d isc he tti
di
p re cede nte me nte
descritto,
in
co ntatto d ire tto co n la linea ce llu la re L92 9 in po zze tti, c he
ve niva no p o i me ss i e in inc uba rtic e e co nt ro lla ti o gni 12 o re
per una se ttima na . La vita lità ce llu la re è s ta ta deter m ina ta
tra mite il sa gg io M TT, e l’o s servaz io ine mac ros co p ic a e
mic rosco p ica de i p ozze tti. Q u a nd o i ca mp io ni es ib iva no
l’ e ffe tto
di
citotossicità,
venivano
la va ti
di
nuovo
con
acq ua b id istilla ta e d imme rs i d i nuo vo in ac q ua pe r un’a ltra
settima na. Si ripe te va in se gu ito
il test di vitalità per
dete r mina re la d urata to ta le d e l te mp o d i rilas c io.
53
Materiali e Metodi
6.4. SAGGIO DI VITALITA’ (MTT assay)
Il sa ggio M TT è un sa gg io co lo rime tric o s ta nda rd pe r la
mis uraz io ne de ll'a ttiv ità de gli e nz imi c he rid uc o no l'M TT a
fo r maza no, c o nfe re nd o a lla s osta nza un c o lore b lu/v io lace o.
C iò
accade
pre va le nte me nte
utilizzato
per
de te r mina re
(Mos ma nn
1983).
L'e nz ima
nei
la
mitocondri;
può
sopravvivenza
mitoc o nd ria le
di
essere
cellulare
succinato
de idroge nas i è attivo infa tti solta nto ne lle ce llule vive. La
s ua
funzione
co ns is te
nell’aprire
l'anello
di
tetrazolio
de ll'M TT (s osta nz a d i c o lo re gia llo ) c o n la for maz io ne, in
co nse gue nz a, d i fo rma za no (un sale b lu). Ta le reaz io ne è
stata
va lutata
e
mis urata
med ia nte
la
le ttura
spettro fo to me tric a de l ca mp io ne (spe tro fo to me tro d e lla d itta
Hew lett Pac ka rd ) a lla lu ng hezz a d 'o nda d i 6 2 0 n m. I d ati
so no stati a na liz za ti sta tistica me nte utiliz za ndo l’ a na lis i
statistica de lla va ria nza (ANOV A), il Stude nt t. il va lore d i
P≤ 0.0 01 ve nive co ns ide rato sta tistica me nte s ig nifica tivo.
54
Materiali e Metodi
6.5. M ICROSCOPIA CONFOCALE A FLUORESCENZA (M CF)
Il
mic roscopio confoca le
è
un
microscopio ottico,
uno
stru me nto sc ie ntific o c he s i bas a s u una tec no lo gia vo lta a d
accrescere
s e ns ib ilme nte
la
risoluzione
spaziale
del
ca mp io ne, e limina ndo gli a lo ni do vuti a lla luc e d iffusa da i
p ia ni fuo ri fuo co de l p re pa ra to (Fig ura 1 7 ). Lo s tru me nto
ope ra ne l ca mp o co nve nz io na le de gli in gra nd ime nt i de lla
no rma le mic rosc op ia ottica, e d è sc he ma tic a me nte c ostituito
da
un
no r ma le
sovrapposto
illuminare
un
e
microscopio
apparato
rilevare
a
tras miss io ne
tipo
con
lase r
una
che
sca ns ione
a
si
cui
viene
occupa
punto
a
di
punto
l'imma g ine d i un ca mp io ne imb e vuto d i flu id o fluo resce nte
se ns ib ile a lla fre q ue nza de l la ser (4 80 n m) . Le imma gin i
ottenute,
sincronizzando
col
fasc io
di
ecc ita z ione
il
d is pos itivo d i rive laz io ne, so no pa rtico la r me nte de finite, e
per me tto no d i e vid e nz ia re in d ivers i c o lo ri i d ive rs i d etta gli
presenti nel preparato,
pe rme tte nd o ne
di apprezzarne
la
trid ime ns io na lità. Ne l p rese nte stud io è sta to utiliz za to il
colorante
fluorescente
EOSIN
in soluzione
d’acqua
allo
0.25 %. s i s o no co s ì ind iv id u ate le mo d ific he struttura li
indotte
acquoso,
da ll’ inve cc hia me nto
si
è
de te r minata
dei
la
c a mp io n i
fonte
in
a mb ie nte
principale
della
55
Materiali e Metodi
c itotoss ic ità
indotta
dalla
matrice
del
ma te ria le
e
la
co ntinu ità d i ta le e ffe tto c o l te mp o . D op o a ver a na lizza ti i
ca mp io n i a ppe na irra ggia ti, p er sa ggia re le p rop rietà de lla
parte
interna,
gli
stessi
ca mpioni
erano
sottoposti
alla
rimo z io ne me cca nic a de lla s up erfic ie (~2 0 µ m) po i la va ti
co n a cq ua b id istilla ta e imme r s i d i nuo vo in so luz io ne d i
eos ina a l 0.2 5 % pe r 2 4 o re. Q uind i ve niva no osse rvate le
mo d ific he
strutturali
avvenute
dopo
una
se tti ma na
di
in vecc hia me nto in ac q ua.
6.6. MISURAZIONE DELLA CONTRAZIONE
La mis uraz io ne de lla va riaz io ne d ime ns io na le line are de l
ca mp io ne è stata otte nuta co n u na ap pa recc hia tura orig ina le
basata s ulla sca ns io ne d i un fa s c io d i luc e LASER a e lio neo n (lase r He -Ne d i II c lass e , Fig ura 18 ), co n lu ng hezza
d’onda
pari
a
632.8
s uffic ie nte me nte
fo to in iz iato ri.
n m.
lontana
Nella
Questa
dai
lunghezza
va lori
letteratura
d’onda
se ns ibili
ve ngono
per
riportati
è
i
mo lti
stud i s ulla co ntraz io ne d i ma teria li re s inos i. Il limite d i
q ues ti s tud i s pe rime nta li s ta ne ll’ uso d i s tru me nti d i mis ura
c he
non
riproducono
le
condizioni
c linic he
56
Materiali e Metodi
de ll’ irra ggia me nto
effettuate
in
uno
studio
d e ntis tico
(Ba nd yo pad hya y 19 82, G o ld ma n 19 83, Fa no e t la. 1 99 7). I n
ques to la voro s i è utiliz zata una tec nica di mis ura de lla
co ntraz io ne basa ta s ulla sca ns io ne de l ca mp io ne co n un
ra ggio lase r. Il te mp o d i sc a ns io ne
de l materia le esa mina to
è p ro po rz io na le a lla lun ghe zza de l ca mp io ne. Si e ffe ttua no
c o s ì m i s u r e d i l u n g h e z z a c o n u n a r i s o l u z i o n e d i ± 1 . 0 µ m, e
pre c is io ne pa r i a ± 0.5 µ m (Fa no et a l. 1 99 8). La mis ura è
inte ra me nte a uto ma tizza ta e co mp ute rizza ta tra mite uso d i
un so ftwa re c re ato in la bo ra to rio.
57
7. RISULTATI e DISCUSSIONI
Risultati e Discussioni
7.1. REAZIONE MACROSCOP ICA DIRETTA
Dop o c he i ca mp io n i e i te rre ni d i co ltura
sono stati
rimo ss i da i p ozze tti, è sta to a gg iu nto il c o lora nte (c rista l
vio le t) pe r va luta re la d ime ns io ne de ll’e ffe tto c ito toss ic o in
funzione
del
te mp o
di
esposizione
alla
luce
di
po lime riz zaz io ne 1, 5, 10, 20 e 40 sec o nd i (Figura 19 ).
La diminuzione dell’intensità del colore fino al trasparente
corrisponde a z one a dive rs o gra do di soffe re nza ce llula re .
Q ues to vuo le d ire c he la ris po sta ce llula re a i co mp o ne nte
rilasciati è evidente
ed è
grosso la na me nte
inve rs a me nte
prop orz io na le a l te mp o d i irra gg ia me nto c o n luc e vis ib ile.
In
effetti
a ume nta
a u me nta nd o
anche
il
il
grado
te mpo
di
di
fo top o lime riz zaz io ne
conve rs ione
dei
mo no me ri.
Q ues ta reaz io ne s i esa uriva me d ia me nte in una se ttima na.
7.2. REAZIONE DI LISI
È
stato
osservato,
utilizzando
un
microscopio
ottico
(Pe ntac o m) (11 0 -1 20 x), in mo do a nc o ra p iù e vid e nte lo
stato di sofferenza cellulare dopo 24 ore di contatto con i
ca mp io n i de l materia le. Al micros co p io s i p uò no ta re la
ra re faz io ne d e l mo no stra to c e llula re e la co mp ars a d i a ree
59
Risultati e Discussioni
d i lis i e d i mo d ific az io ne mo rfo lo gica de lle ce llu le, c he è
un s into mo d i so ffe re nza c e llula re (Fig ure 20, 21 e 2 2).
Anc he la re az io ne d i lis i s i e sa uriva me d ia me nte in una
settima na.
I
ca mp io ni
assottigliati
mec ca nica me nte
ma n ifesta va no in mo do cas ua le do po un’a ltra se ttima na d i
in vecc hia me nto una rinno va ta re az io ne d i lis i.
Sia la mac rore az io ne d i c ito tos s ic ità s ia la reaz io ne d i lis i
osse rva ta
in
tutti
i
ma te ria li
imme rs i
in
ac qua
dopo
irra gg ia me nto s o no sta te oss erv ate da a ltri a uto ri ( Fe rraca ne
et al. 19 90, Ge urtse n e t al., 1 9 98, Sc h ma lz 1 99 8 ). Q ues to
co mp o rta me nto è sp ie gab ile c o n la p rese nza de ll’ oss ige no
atmo s fe ric o
durante
la
po li me rizz az io ne.
Infatti
l’ irra ggia me nto s ia in vitro, co me ne l nos tro ca so, c he ne lla
pra tica c lin ica vie ne e ffe ttua to in a ria. E’ no ta l’az io ne
inibitoria
d e ll’ oss ige no
riguardante
la
reazione
di
po lime riz zaz io ne. Q uesto e le me nto gass oso imp e d is ce a lla
ma g gio r pa rte de i ra d ic a li d i partec ip are a lla reaz io ne d i
propa gaz io ne e fo r ma re q uind i ma cro mo lec o le. Lo stra to
s upe rfic ia le
spesso
a lc un i
mic ro me tri
in
p ra tic a
è
dep o lime rizz ato. Se q ues ta inib iz io ne è il c aso rea le, la
rimo z io ne
dello
strato
superficiale
non
dovrebbe
fa re
riapp arire la re az io ne c ito toss ica in tutti i ma te ria li in
60
Risultati e Discussioni
ness uno de i materia li. Inve ce
i ca mp io n i a c ui è s ta to
aspo rtato me cca nic a me nto uno strato s upe rfic ia le d i a lc uni
mic ro n pre se nta va no a cas o rea z io ni d i c itotoss ic ità.
7.3.MICROSTRUTTURA E RILASCIO
Pe r deter mina re la ca usa p rin c ipa le de lla sc o mpa rsa e la
rico mpa rsa d e ll’ e ffe tto c ito tos s ico de i ca mp io n i do po il
primo rila sc io, s i è ce rc ato d i ind iv id ua re le mo d ific he
microstrutturali
indotte
da ll’inve cc hia me nto
(ageing),
a na lizz a ndo a l mic rops co p io co nfo ca le a fluo res ce nza
il
co mp os ito Ve nus ed il co mp o mero Exi 11 9 e un co mp o me ro
Dyract. La superficie (circa 20µm di spessore delle due
facc ie d e i d isc hetti) d i ca mp io n i, c he d op o d ue settima ne d i
in vecc hia me nto
veniva
a ve va no
esaurito
rimo ssa co n la ma s te rile
assottigliati
ve niva no
l’azione
d i ac c ia io.
invecchiati
in
acqua
c itotoss ic a,
I ca mp io ni
per
una
sett i ma na ed a na lizz at i a l MC F.
Tutti i materia li p res e nta no una certa po ros ità (c irca 1, 5 %
de l vo lu me tota le ). I ca mp io n i però s i d iffe re nz ia va no ne l
contenuto delle bolle.
61
Risultati e Discussioni
Ca mp io n i
di
Venus
che
s i s ono
ma nifes ta ti c itotoss ic i,
mo s tra va no a nc he la p rese nza d i po ros ità co nte nte acq ua
(Figura 24 ). Inve ce ne l c o mp o me ro D yrac t, c he no n ha
d imos trato
una
reazione
c ito toss ic a ,
è
stata
notata
una
po ros ità vuo ta d’ac q ua, pe rc iò p ie na d i a ria (O2 ), (Fig ura
23 ). Q ues ti ris ulta ti s up po ngo n o la p rese nza d i mic ro fis s ure
-microcracks-
co me
visto
ne l
co mp o me ro
Exi
119,
c he
co nnetto no le bo lle co n il liq uid o de ll’a mb ie nte este rno
(Figura
25).
La
presenza
de ll’ acq ua
ne lla
porosità
dei
ma teria li c ito toss ic i a nc he do p o la rimo z io ne de llo stra to
s upe rfic ia le giustifica il rilasc io d i fraz io ni d i mo no me ri
no n po lime r izza ti da lla s upe rfic ie de lle b o lle.
7.4. MISURA DI VITALITA’
O ltre a i s udetti sa ggi, è sta to utiliz zato a nc he il sa ggio
co loro metrico d i vita lità ce llu la re (M TT) e es e guito s eco nd o
la p ro ced ura desc ritta in ma te ria li e me to d i. Le rea z io ni
d iverse so no s ta te va lutate e mis urateco n un s iste ma d i
lettura
d’assorbanza
spe ttro foto me tric a
alla
lunghezza
d 'o nda d i 6 20 n m. I da ti so no stati a na lizza ti s tatistica me nte
utilizza nd o l’ a na lis i s ta tis tic a de lla va ria nz a (AN OV A), il
62
Risultati e Discussioni
Student
t.
il
valore
di
P≤0.001
venive
c ons ide ra to
statistica me nte s ign ifica tivo.
Le mis ure co lo rime tric he ve niv a no e ffe ttua te s u d ue grup p i
di
ca mp io ni.
Un
primo
gruppo
era
costituito
solo
da
ca mp io n i co n p o ros ità c o nte ne nte ac q ua (c o mp os ito V e nus,
vedi
Figura
ca mp io n i
26);
a ve nte
un
secondo
porosità
gruppo
vuota
era
d’acqua
costituito
(
da
c o mp o me ro
D yrac t, ve di Figura 27). O gnuno di questi due gruppi e ra
costituito da d ue sotto grup p i d i c inq ue c a mp io n i c iasc uno,
irra gg ia ti rispe ttiva me nte pe r 1 0 sec e pe r 40 sec. Pe rta nto
le Figure 2 6 e 27 me tto no a c o nfro nto il ruo lo de lla po ros ità
co nte ne nte ac q ua ris pe tto a lla po ros ità vuo ta d’acq ua e,
inoltre,
per
ogni
ma te ria le
si
confronta
l’ in flue nza
del
te mp o d i irra ggia me nto s ull’ass orba nza.
I vari test rip o rtati ne lle d ue fig ure rie p ilo ga no tutti i
tratta me nti s ub iti da i ca mp io n i e già visti a nc he c o n gli
a ltri tip i d i tes t
( mac roreaz io ne e rea z io ne d i lis i). I n
e ffetti i vari test de lle Figure 26 e 27s i rife risc o no a gl i
stessi
ca mp io ni
che
subiscono
una
serie
s uc cess iva
di
ope raz io ni, c he va nno da ll’ imme rs io ne in ac q ua un gio rn o
dop o l’ irra ggia me nto e s uccess ivo in vecc hia me nto in ac q ua
63
Risultati e Discussioni
per una se ttima na (tes t 1 ) ad un ulte rio re inve cc hia me nto
per un’ a ltra se ttima na pe r il co ntro llo d e lla d urata de l
rilasc io (tes t 2 ). Il tes t 3 rip orta i da ti d e ll’ asso rba nz a de l
ma teria le mass ivo do po rimo z io ne de llo stra to esterno e
s uccess ivo
inve cc hia me nto
di
una
settima na
in
acqua,
me ntre c o n il test 4 s i de te rmin a la d urata d i q ue llo c he era
stato visto con il test 3.
Più in de tta glio, ne lla figura 26 (Ve nus ) s i nota c he :
I ca mp io ni d i Ve nus s o lo irra gg iati e imme rs i in ac q ua
una
settima na
sono
citotossici
ind ip e nde nte me nte
per
dalla
d urata de ll’ irra gg ia me nto (tes t 1).
L’effetto
c ito to ss ic o
sc o mpa re
se
gli
stessi
c a mp io n i
ve ngo no inve cc hia ti p er un’a ltra settima na (tes t 2 ). Q ues to
a nda me nto
co n fe rma
il
co mpo rta me nto
notato
con
la
ma c ro re az io ne d i c ito toss ic ità e co n la reaz io ne d i lis i.
Il
test
3
è
c ruc ia le
per
risolvere
il
d ile mma
se
la
c itotoss ic ità osse rvata c o n il test 1 è ind otta da l bass o
gra do d i po lime r izzaz io ne s up erfic ia le so lta nto (se nza il
co ntrib uto de lla matrice inte rna ) op p ure la c ito toss ic ità de l
test 1 è indotta a nc he da l c ontributo de lla diffus ione di
64
Risultati e Discussioni
mo no me ri a bass o pes o mo lec o lare, p ro ve nie nti da ll’ inte rno
de l vo lu me . In q ues t’ ultimo c aso i ca mp io n i do vreb be ro
co ntinua re a no n ma nifestare p iù reaz io ne c itotoss ic a a nc he
dop o rimo z io ne d e llo stra to es te rno. Il test 3 d i Figura 6
attesta c he d op o la rimo z io ne de lla s upe rfic ie este rna, il
ma teria le
ritorna
ad
essere
c itotoss ic o.
Pertanto
questa
nuo va fo nte toss ic a no n p uò c he de riva re da l rilas c io d i
fraz io ne d i mo no me ri sca rsa me nte po lime rizza ti p ro ve nie nti
dall’interno della porosità.
Q ues ta spie gaz ione trova giustificaz ione ne l fa tto c he la
porosità
dei
necessaria
ca mp io ni
di
a ll’ op eraz io ne
di
Figura
26
rilascio.
contiene
L’ acq ua
acqua
penetrata
ne ll’ inte rno de lle bo lle attra ve rso mic ro fratture p res e nti in
ques ti
ma te ria li
diffusione
dalla
(vedi
Figura
porosità
ve rs o
28)
è
anche
l’este rno.
I
mezz o
vuoti
di
nelle
ma tric i res ino se no n s o no co n se gue nza d e lla de grada z io ne
de l materia le for ma tis i a ca us a de l rila sc io, co me p ro pos to
da Fe rrac a ne (1 99 4 ), ma so no pre ced e nt i a l rilas c io, co me
mo s tra no i ris ulta ti de ll’ ind a gine d i mic rosc op ia co nfo ca le
a fluores ce nz a, e sono la ca us a de l rilasc io.
La pre se nz a d i
mo no me ri a basso grad o d i p o lime rizza z io ne ne ll’ inte rno
de lla p o ros ità è d o vuta a ll’ inc o rp oraz io ne d i a ria d ura nte la
65
Risultati e Discussioni
o mo ge ne izza z io ne de i c o mp o ne nti o pe ra ta da l fab b rica nte.
Q ues ta reaz ione di rila sc io da lla poros ità interessa solo lo
strato
s ucc ess ivo
affiorato
dopo
la
rimo z io ne
della
s upe rfic ie de l ma te ria le irra ggiat o e s i es a uris ce a nc h’ess o
in una se ttima na d i in vec c hia me nto (ved i test 4).
A q ues to p roc esso pa rtec ipa no s o lo q ue lle b o lle co mu nic a nti
me d ia nte mic ro fess ure co n l’a mb ie nte acq uos o. La Figura 27
s i rife ris ce a ca mp io ni d i co mp o me ro c o n p oros ità vuo ta
d’acq ua. Il co mp o rta me nto ne lle p rime d ue se ttima ne d i
in vecc hia me nto ind ica la so lit a reaz io ne d i c ito tos s ic ità,
co mune a tutti i materia li, ind otta da llo s trato s uperfic ia le
in ib ito a lla p o lime rizz az io ne (test 1 e 2 d i Fig ura 2 7). A
d iffe re nz a d e i ca mp io n i Ve nus a po ros ità imb e vuta d’acq ua,
in
questo
caso
la
rimo z io ne
dello
strato
inibito
non
co mp o rta va la ric o mpa rsa de lla reaz io ne c itotoss ic a (test 3
e 4 di Figura 27). Le bolle vuo te di liquido sono indicative
di
assenza
conse gue nte
di
co mu nic az io ne
imp oss ib ilità
di
con
l’a mb ie nte
rilascio
este rno
dall’interno
e
della
porosità.
66
Risultati e Discussioni
7.5. VARIAZIONE DIMENSIONALE
La c o ntraz io ne d a p o lime rizz a z io ne è uno de i p ara me tri
fo nda me nta li c he ca ra tterizz a no i V LC ma te ria li a b ase d i
resina,
ed
trascurabile.
irradiata
è
considerata
Una
con
la
c o me
determinata
luce
della
uno
svantaggio
qua ntità
la mp a da
di
non
c o mp os ito
p o lime rizz a
e
di
conse gue nz a s i c ontrae. Se non s i trova a desa ad a lc una
struttura o pa re te de nta ria, ess a va in contro a una riduz ione
trid ime ns io na le
di
vo lu me .
Se
ind ic ass imo
i
ve ttori
ris ulta nti d e lla c o ntraz io ne , es s i sa reb be ro rivo lti ve rs o il
ce ntro de lla mass a d i c o mp os ito. Se ta le mass a po lime r izza
adesa a lle pareti di una c a vità, s i trova a inte ra gire con le
s upe rfic i di ades ione. D ura nte la contra z ione e ssa riduc e il
s uo vo lu me e te nda a d occ up are me no sp az io.
Q ues to fe no me no pro voca un rilasc io de i mo no me ri no n
rea giti ne lla p o lime rizz az io ne (c itotoss ic ità ). Sec o ndo il
princ ip io d i az io ne e re az io ne, le pa re ti ese rc ita no a lo ro
vo lta una fo rz a d i traz io ne ugu a le e co ntra ria a q ue lla de lla
ma ssa d i c o mp os ito (fess ure ma rgina le ).
La
fra z ione
di
mo no me ri
non
po lime rizza ta
potrebbe
ca lc o la rs i da mis ure d i c o ntraz io ne da p o lime rizz az io ne.
Q ues to ca lc olo sarebbe prec is o solo ne l caso in c ui s i
67
Risultati e Discussioni
sapesse la contraz ione prodotta da l c onve rs ione tota le de i
mo no me ri.
Si
può
invece
apprezzare
la
differenza
di
mo no me ri tra ca mp io ni d i uno stess o ma teria le irra ggia ti
per te mp i d ivers i. Q uesti c a lc o li, rig ua rda nti irra ggia me nti
di
10
e
40
significativa
sec,
e
mo stra no
pressoc hé
che
costante
questa
per
differenza
tutti
i
è
materia li
esa mina ti . I ca mp io ni irra gg ia ti pe r 10 se c ha nno c irca
il
30%
ai
in
più
di
mo no me ri
non
po lime riz za ti
ris petto
ca mp io n i irra ggia ti pe r 4 0 sec.
Co ntraria me nte a i metod i d i so lito utiliz zati in le tte ratura,
la de te r minaz io ne d i variaz io n e d ime ns io na le es e guita in
q ues to s tud io vie ne ca lc o la ta da lla mis ura d e l te mp o d i
sca ns io ne d e l ma te ria le da pa rte d i un fasc io d i luc e lase r
c he pe r mette d i o tte ne re ris ultati d i mas s ima p resc riz io ne
(± 5 µm),
esenti
da
fe no me ni
sp uri,
c o me
l’ interaz io ne
c himic a e /o me cca nic a c o n l’ a mb ie nte c irc osta nte. Ino ltre i
dati racc o lti s o no sta ti e la bo rati c o n mo de lli ma te ma tic i
co mp ute rizza ti. I se i ma te ria li a na lizz ati so no s tati d iv is i a
d ue grup p i, il p rimo irra ggia to per 10 se co nd i., e il se co nd o
grup po irra gg ia to p er 40 se co n d i. È utiliz zata una la mp ada
d i po lime r izzaz io ne a lo ge na de lla d itta 3M. La p roced ura è
stata ese guita 24 ore do po irra ggia me nto.
68
Risultati e Discussioni
È
stato
calcolato
ca mp io ne
di
la
ogni
differenza
ma te ria le
della
irraggiati
me d ia
per
10s
si
cinque
e
q ue lli
irraggiati per 40s ±SD. Nella tabella 3, sono riportati i
ma teria li e i ris ultati o tte nuti.
V is ta
l’ in flue nza
della
po lime riz zaz io ne
e
temperatura
quindi
sul
sulla
processo
contrazione
di
da
po lime riz zaz io ne (Figura 2 8 ). La luc e fo to po lime r izza nte
induce
risca lda me nto de i tess uti d uri e
mo lli s ui q ua li
a gisc e; i tess uti ge ngiva li p oss o no a vve rire una fas tid iosa
se nsaz ione di ca lore già dopo poc hi sec ondi di e rogaz ione
de lla radiaz ione luminosa ; be n più gra ve è l’e ffe tto c he un
ria lz o te rmic o p uò a ve re s ulla p o lpa. Te mp erature s upe rio re
a 42, 5°C de vono esse re e vita te per non indurre nec ros i de lla
polpa dentale (Zach et al. 1965). La quantità di calore
e messa da un ap parecc hio fo topo lime rizza nte d ipe nde da
nu me rose
fattori
va riabili: inte ns ità
luminosa,
te mp o d i
espos iz io ne, na tura de lla s o rge nte d i luc e , ma so prattutto
da ll’e ffic ie nz e
del
filtro
nel
se lez io na re
le
lunghezze
d’o nda utili esc lud e ndo q ue lle c a lo ric he (Fa no e t a l. 1 99 8).
69
8. CONCLUZIONI
Conclusioni
La b ioco mp atib ilità d i ma te ria li de ntari a base d i res ina è
un req uis ito d i imp o rta nza find a me nta le, so p rattutto q ua ndo
ques ti
sono
utilizzati
per
strutture
vitali:
alcune
delle
soste nze in ess i c o nte nute pos so no, in fatti, inte ra gire co n
tess uti me tab o lica me nte attivi (Wata ha e t a l. 19 99 ).
Da i ris ultati o tte nuti ne l p res e nte tes i
di Dottorato d i
R ice rca ne lle Sc ie nze de lla Pre ve nz io ne è stato poss ib ile
osse rva re
nu me ros i
fattori
possono
influenza re
la
po lime riz zaz io ne d i un materia le a base d i res ina a p arità d i
sorge nte lu minos a : la co mp os iz io ne c himica de l mo no me ro,
la pe rce ntua le e le ca ratte ris tic he de l rie mp itivo , il co lo re e
la tras luc e nz a de lla res ina sono solo a lc uni de gli aspetti
rilevanti
che
inte rve ngono
po lime riz zaz io ne
finale.
ottimiz za ti
loro
ne lle
ne l
determinare
L’ otte nime nto
funzioni
il
di
dipende
grado
di
materia li
dalla
esatta
conoscenza delle cause che originano le loro proprietà.
In
le tte ratura
la
citotossicità
riscontrata
ne i
ma te ria li
o ggetto d i q ues to stud io è s ta ta attrib uita ge ne ric a me nte a l
fa tto c he è imp oss ib ile otte ne re la to ta le co nve rs io ne de i
mo no me ri in po lime r i. La fraz io ne no n p o lime rizza ta, c he è
ma ss ima
sulla
superficie
dei
ca mp io n i,
in
parte
viene
71
Conclusioni
rilasciata
ne ll’a mb ie nte
acquoso
circostante
generando
c itotoss ic ità e p o ros ità ne ll’ inte rno de lla ma trice res inosa.
Se q ues to foss e ve ro la c ito toss ic ità ind otta d a l rilasc io
originato
dall’interno
funzione
del
dei
grado
ca mp io n i
di
dovrebbe
essere
p o lime riz zaz io ne
e,
co nse gue nte me nte, d e l te mp o d i irra gg ia me nto.
La
mis ce laz io ne
delle
paste
c o mp orta va,
tuttavia,
l’ inc lus io ne d i bo lle d’a ria, c he p ote va no ess ere ca us a d i
po ros ità e irre go la rità d i s up e rfic ie co n a lte raz io ne de lle
prop rietà mecca n ic he e sop ra ttutto cr o matic he de i resta uri
nel
te mp o.
Inoltre,
l’ imposs ib ilità
di
controllare
l’ ind ur ime nto una vo lta a ttivato, fatto re critic o in fase d i
mo d e llaz io ne,
e
pa ra lle la me n te
la
necessità
di
dove r
atte nd ere il co mp le to ind urime nto de l ma te ria le prima d i
cominciare la fase di rifinitura, hanno rappresentato da
se mp re, pe r q ues ti co mp os iti, limiti fis ic i no n trasc ura b ili
a l loro imp ie go c lin ico.
In ques to la voro s i sono individua te due dis tinte origini di
tossicità
prodotte
dai
mo no meri
non
p o lime riz zati.
U na
prima ca usa è, in ac co rd o a q ua nto rip o rtato da a lc uni a uto ri
(Sc h ma lz, 1 99 8; Ge urtse n, 19 9 8), do vuta a l rilasc io da lla
72
Conclusioni
s upe rfic ie
del
ca mp io ne.
La
reazione
c ito tos s ica
è
grosso la na me nte in flue nzata da i te mp i d i irra ggia me nto.
E’ stata osse rva ta una struttur a porosa d i q uesti ma te ria li,
c he
pe rme tte
di
individuare
una
seconda
ca us a
di
c itotoss ic ità. La struttura po ros a no n è e ffetto de l rilas c io,
ma c a usa de l rilasc io. Essa è p rese nte già ne i materia li no n
po lime riz zati.
La
natura
porosa
dei
ma te ria li
non
se mp re
induce
c itotoss ic ità. So lta nto la p oro s ità inte rc o nnessa me d ia nte
mic ro fra tture co n l’a mb ie nte e ste rno acq uos o p ro d uce u n
co mp o rta me nto c ito toss ico.
Il
contributo
della
parte
interna
dei
ca mp io ni
alla
c itotoss ic ità no n d ipe nde d a lla fraz io ne de i mo no me ri no n
po lime riz zata.
Infatti
po lime riz zaz io ne
le
indicano
misure
una
di
note vole
contrazione
da
differenza
di
mo no me ri tra materia le irra gg ia to a 10 e 40 sec (Tab e lla 3 ) ,
me ntre no n c’è ness una d iffe re nza ne lla lo ro c ito to ss ic ità
(Figura 27).
73
9. BIBLIOGRAFIA