Resine composite

Resine composite

Introduzione 

Il mondo dei materiali dentali ha vissuto una serie di rivoluzioni piuttosto che un’evoluzione.

 La rivoluzione nei materiali dopo gli amalgami dentali è estetica grazie alle resine composite apparse negli anni ’50. Inizialmente autopolimerizzabili, i compositi sono diventati fotopolimerizzabili solo alla fine degli anni ’70 e da allora si sono gradualmente affermati.

 È notevole la costante evoluzione delle loro composizioni e proprietà sin dal loro avvento. 

Grazie al miglioramento della loro composizione, le resine composite sono gradualmente diventate più facili da utilizzare, più estetiche e più facili da lucidare. Presentano minori vincoli di polimerizzazione e sono diventati più resistenti a diversi meccanismi di degradazione. Le resine composite microibride (anni ’90) e poi le resine nanoibride (anni 2000) sono i risultati più concreti di tutte le prestazioni acquisite da questi materiali. 

Oggi sono disponibili in una moltitudine di viscosità (fluida o compattabile) per rispondere a un’ampia variabilità di situazioni cliniche. A partire dagli anni 2010, i cosiddetti compositi “bulk-fill”, più sensibili alla fotopolimerizzazione, possono riempire cavità alte da 4 a 5 mm in un unico incremento, con una contrazione di presa meglio controllata, facilitandone così l’implementazione clinica.

La seconda rivoluzione nei compositi dentali è rappresentata dagli adesivi. Fu lei a rendere possibile lo sviluppo di un’odontoiatria più conservativa, basata sul principio dell’economia tissutale.

1. Definizione 

Un composito dentale è un biomateriale da otturazione organo-minerale costituito da una matrice di resina in cui sono dispersi principalmente riempitivi minerali. Il legame di quest’ultimo con la matrice è garantito da un agente accoppiante. I compositi vengono fissati ai tessuti dentali tramite un adesivo. 

I diversi componenti del composito dentale e l’interfaccia con i tessuti dentali 

2. Composizione delle resine composite  

2.1 La fase organica 

La matrice organica è anche chiamata fase organica, fase disperdente o fase continua. Costituisce dal 24 al 50% del volume del composito. Include:

• Resina matrice, 
• Diluenti (o controllori di viscosità),
• Inibitori di presa, agenti di indurimento e pigmenti

1.  Resina matrice: monomero o oligomero: 

In piccola percentuale rispetto ai riempitivi minerali, questo
componente essenziale è all’origine del degrado di alcune proprietà meccaniche del composito (ad esempio la resistenza all’usura). È anche la fonte del restringimento da polimerizzazione e delle sollecitazioni che esso genera. Questo è il componente chimicamente attivo del composito. Si tratta di monomeri “R – dimetacrilato”, che rendono tutte le resine composite compatibili tra loro e con gli adesivi. La presenza di due funzioni polimerizzabili portate dalla stessa molecola permette di generare una rete organica con un’elevata densità di reticolazione.

Esempio di resina: La molecola Bis-GMA Si decompone :

•  Due cicli aromatici che irrigidiscono la molecola, ü Un ciclo fenolico che riduce la retrazione di presa ma aumenta la viscosità,
• Due radicali idrossilici che offrono la possibilità di ottenere legami idrogeno che si traducono in una notevole viscosità della matrice non polimerizzata, 
•  Due gruppi metacrilici funzionali che consentono lo sviluppo della struttura polimerica, 
• Due legami estere (che causano potenziale idrolisi). Poliuretani 

Il suo vantaggio principale: la bassa viscosità, che consente l’incorporazione di una maggiore percentuale di riempitivi senza aggiungere diluente a basso peso molecolare. 

2.1.2 I diversi ruoli della matrice

Conferisce al materiale la sua consistenza plastica prima della polimerizzazione (+/- liquido o pastoso) 

– Permette l’indurimento (è la matrice che polimerizzerà): molti polimeri si intersecheranno raggiungendo diversi mm di lunghezza => la polimerizzazione consente l’indurimento

 -Garantisce la coesione e la resistenza dell’insieme dopo la polimerizzazione

 -Responsabile di molti difetti (possibile depolimerizzazione) 

2.1.3 Diluenti o controllori di viscosità

• I monomeri di bis-GMA e diuretano dimetacrilato sono liquidi molto viscosi a causa del loro elevato peso molecolare. L’aggiunta di una grande quantità di riempitivo darà luogo alla formazione di un materiale dalla consistenza troppo densa per l’uso clinico. Per contrastare questo problema,
• vengono aggiunti monomeri a bassa viscosità, noti come controllori di viscosità o diluenti.

2.1.4 Inibitori dell’assorbimento

Sono chiamati anche conservanti perché aiutano a preservare le resine composite.

I materiali compositi devono poter essere conservati senza polimerizzazione spontanea dovuta al calore o all’esposizione alla luce ambientale.

Gli inibitori più frequentemente utilizzati sono  i derivati ​​fenolici  e l’ossigeno presente nell’aria ambiente. 

2.1.5  Pigmenti 

Sono all’origine del colore del composito. Per soddisfare le esigenze estetiche, i pigmenti devono essere il più possibile stabili nel tempo, affinché il restauro mantenga il suo colore iniziale il più a lungo possibile. 

Utilizzo di una scala colori per regolare al meglio la tonalità del composito da restauro. Composito colorato che imita la dentina per il restauro di un dente posteriore

  2.1.5 La reazione di presa dei compositi

Il processo mediante il quale il composito in forma pastosa si trasforma in un materiale duro è la polimerizzazione della matrice di resina.

La polimerizzazione del monomero o dell’oligomero comporta:

•  il rilascio di radicali liberi che si formano dalla trasformazione dell’iniziatore o starter da parte di attivatori o catalizzatori.
•  Questi radicali liberi provocano l’apertura del doppio legame del carbonio del monomero e permettono quindi la sua attivazione durante la fase di inizio e la formazione e l’allungamento del polimero.
•  Una volta attivato, il monomero può reagire con un altro monomero e quindi creare una catena reticolata per creare polimeri. 

1. Iniziazione chimica (chemio- o autopolimerizzazione)

Nei primi compositi (chemio- o autopolimerizzabili), questo risultato veniva ottenuto miscelando due paste contenenti i componenti necessari all’induzione della polimerizzazione: una pasta conteneva un attivatore (ammina terziaria), mentre l’altra pasta conteneva un iniziatore, generalmente perossido di benzoile.

  a) Vantaggi

– fotopolimerizzazione di tutti i materiali attualmente in commercio 

– basso costo;

– possibilità di scegliere tra diversi sistemi destinati al controllo della cinetica di polimerizzazione

b) Svantaggio

– progressiva perdita di potenza della sorgente luminosa che richiede monitoraggio da parte del professionista

-Questo riscaldamento della lampada che richiede un sistema di raffreddamento a ventola rende la pistola pesante e rumorosa  

2.1.5.2 Fotopolimerizzazione

Invece del sistema di inizio del perossido di benzoile accelerato da ammina, una reazione di polimerizzazione può essere iniziata tramite esposizione a radiazioni elettromagnetiche come la luce UV (lunghezza d’onda 365 nm) o la luce visibile (nella regione da 420 a 470 nm). Sono i fotoni che fungono da attivatori agendo sui fotoiniziatori per formare radicali liberi. 

        a)  Vantaggi

-fotopolimerizzazione di tutti i materiali attualmente in commercio 

– basso costo;

– possibilità di scegliere tra diversi sistemi destinati al controllo della cinetica di polimerizzazione.

  b) Svantaggi 

– Progressiva perdita di potenza della sorgente luminosa che richiede monitoraggio da parte del professionista

– Questo riscaldamento della lampada che richiede un sistema di raffreddamento a ventola rende la pistola pesante e rumorosa  

2.1 Riempitivi
I compositi attualmente disponibili sul mercato si differenziano principalmente per
le caratteristiche dei riempitivi in ​​essi contenuti. Il ruolo di questi riempitivi è quello di compensare le inadeguatezze (scarse proprietà meccaniche e termiche, ad esempio) della matrice ospite a cui sono legati (chimicamente e/o fisicamente). Inoltre, i riempitivi influenzano notevolmente la contrazione della polimerizzazione e l’assorbimento d’acqua dei compositi. Pertanto la composizione, le dimensioni, la distribuzione dimensionale e la percentuale in massa o in volume dei riempitivi all’interno della matrice organica definiranno un’ampia gamma di compositi.

2.2.1 Principali effetti dell’aumento del carico

Aumentano:

– resistenza alla compressione,

-resistenza alla trazione,

– resistenza alla flessione,

-radiopacità.

2.2.2. Principali effetti della riduzione delle dimensioni delle particelle 

• le condizioni della superficie vengono migliorate riducendo la dimensione delle particelle. Ciò fornisce un vantaggio estetico e riduce l’aggressività del materiale verso i denti antagonisti. 
•  La resistenza all’usura migliora riducendo le dimensioni delle particelle.

2.2.3 La natura delle accuse

2.2.4 La dimensione dei carichi: 

• Macrocariche: inizialmente da 1 a 50 μm, composte da grandi particelle di vetro o quarzo. 
• Microcariche: circa 0,04μm (silice, SiO2) 
• Nanoriempitivi: oggigiorno la tendenza è quella di commercializzare compositi basati sulla nanotecnologia e contenenti, tra le altre cose, nanoparticelle da 2 a 70 nm. 

2.2.5 La forma delle cariche

Varia a seconda del metodo di preparazione:

• angolare: ottenuto per rettifica e attrito,

• arrotondato: risultato della sinterizzazione,

• sferico: processo sol-gel 

2.3 La fase interfacciale corrisponde all’agente di accoppiamento tra la matrice e i riempitivi. Si tratta di derivati ​​degli organosilani che legano chimicamente la matrice e i riempitivi. Gli sviluppi più recenti mirano a migliorare questo legame per ridurre la solubilità e quindi prolungare la durata dei restauri.

3. Classificazione delle resine composite

3.1 A seconda delle dimensioni dei carichi

Sebbene nessuna classificazione sia universale, questa sembra essere la più coerente, poiché la dimensione dei riempitivi determina molte proprietà del materiale. 

1. Macrocharged Sono stati i primi sul mercato. Si presentavano sotto forma di due paste da mescolare. Si trattava di una combinazione di macroparticelle (quarzo, ceramica, vetro) ottenute tramite frantumazione e di una matrice di resina. La dimensione delle cariche variava da 1 a 40 µm. 

3.1.2 Microcaricati Per superare le carenze dei compositi macrocaricati, sono comparsi sul mercato i compositi microcaricati che, come indica il nome, sono composti da microcariche di silice di 0,04 µm in media. Può essere omogeneo o eterogeneo 

3.1.3 Compositi ibridi Rappresentano attualmente la famiglia più numerosa di compositi. Caratterizzato da una miscela di cariche di diversa dimensione e composizione, di natura, forma e dimensione variabili. Possiamo trovare microcariche di silice (0,04 µm), macro- (10 a 100 µm), midi- (1 a 10 µm), mini- (0,1 a 1 µm) e microcariche (0,01 a 0,1 µm) di vetro….

Raggruppare i compositi ibridi-microibridi-nanoriempiti

3.2 classificazione in base alla viscosità

La consistenza di un composito è uno dei criteri di selezione del professionista per un determinato restauro. Durante la stessa procedura, il professionista può utilizzare più compositi con consistenze molto diverse.

1. Compositi a media viscosità: 

Quelli “universali” . La loro viscosità è adatta a un gran numero di indicazioni, sia anteriori che posteriori. La loro opacità viene regolata in base all’indicazione clinica ricercata e/o alla complessità delle tonalità da riprodurre (smalto, dentina e opacità intermedia). Il tasso di carica di questi compositi è dell’ordine del 78% in peso; 60% in volume.

2. Compositi fluidi

Le loro indicazioni cliniche sono specifiche (ad esempio, microcavità occlusali, cavità a fessura, cavità cervicali o sostituto della dentina). 

Grazie alla loro fluidità, presentano una facile distribuzione, associata ad un buon adattamento alle pareti cave. 

 Sono preferiti nel caso in cui si voglia ricoprire il fondo di una cavità prima di aggiungere un composito più viscoso.

Presentano un significativo ritiro da polimerizzazione (fino al 5% in volume) e proprietà meccaniche ridotte (rispetto ai compositi universali) a causa del loro basso contenuto di riempitivo (tra il 50 e il 70% in peso e meno
del 50% in volume) 

3. Compositi compattabili o condensabili Questi compositi sono stati sviluppati negli anni ’90 per i restauri posteriori, allo scopo di sostituire gli amalgami cercando di mantenerne le condizioni di utilizzo (facilità, rapidità di manipolazione). 

A causa dell’elevato tasso di fallimento durante l’uso clinico, questo tipo di composito è stato progressivamente
abbandonato.

3. Classificazione in base alla modalità di polimerizzazione della matrice resinosa
   1. Compositi chemio-polimerizzabili I compositi a matrice chemio-polimerizzabile si presentano sotto forma di due componenti (due paste o una polvere e un liquido), uno contenente l’iniziatore, l’altro contenente il co-iniziatore. Il professionista li mescola al momento del suo
      intervento. 

3.3.2 Compositi fotopolimerizzabili In questi compositi la generazione di radicali primari è avviata fotochimicamente. Iniziazione fotochimica risultante dalla sola attivazione dei monomeri da parte dei fotoni

3.3.3. Compositi doppi In questi compositi la generazione di radicali primari viene avviata fotochimicamente e chimicamente

3.4 Classificazione secondo l’indicazione clinica

4. Proprietà delle resine composite 
5. Proprietà meccaniche

• Resistenza alla compressione Confrontando la resistenza alla compressione di vari compositi e amalgami con quella di smalto e dentina, è possibile a prima vista concludere che questi materiali presentano valori soddisfacenti.

resine non riempite	compositi convenzionali	Microfini	ibridi universali
80 MPa	300 MPa (240-350)	350 MPa (300-400)	un (350-450)

• Resistenza alla trazione È la resistenza del materiale alle forze laterali. I compositi hanno una resistenza alla trazione maggiore dell’amalgama (≈ 48 MPa). esiste un’elevata sensibilità ai difetti interni o alle piccole microfratture superficiali, impossibili da eliminare, pertanto la resistenza alla trazione dei compositi dipende anche dalla qualità della finitura superficiale.   

compositi microriempitivi	compositi fluidi	compositi macrocarica	ibridi
≈ 40 MPa	≈ 35 MPa	53,4 MPa	da 52 a 72 MPa

• Modulo di elasticità di YOUNG

Caratterizza il materiale sottoposto a vincoli e ne determina la rigidità misurando le forze a seguito delle quali il materiale verrà deformato prima in modo reversibile, poi irreversibile. Quanto più alto è il modulo di elasticità, tanto più rigido è il materiale e quindi tanto meno si deformerà sotto sforzo. 

Il composito dovrebbe avere un modulo di Young vicino a quello della dentina.

 Se il modulo di Young è basso, il materiale si deformerà e le sollecitazioni occlusali verranno esercitate direttamente sulle pareti del dente. 

• Durezza 

È una proprietà meccanica superficiale. Definisce la resistenza alla penetrazione di un materiale o alla deformazione permanente per unità di superficie

I compositi fluidi e microfini sono i meno duri. I valori più elevati si registrano per i microibridi universali. 

La durezza dello smalto è significativamente superiore a quella di tutti i materiali compositi

• Resistenza alla fatica: 

 Le sollecitazioni meccaniche cicliche causano microfratture che portano a fratture da fatica, in particolare nelle zone di contatto occlusale. Svolgono inoltre un ruolo sfavorevole nell’adattamento marginale, in particolare a livello dei compositi posteriori con estensioni gengivali profonde.

• Resistenza all’usura: 

  L’usura è stata a lungo considerata il punto debole dei compositi posteriori. Tuttavia, progressi significativi nella loro composizione e nella tecnologia dei riempitivi hanno contribuito in larga misura a migliorare la resistenza all’usura, attraverso riempitivi diversi, più numerosi e più piccoli.

4.2 Proprietà fisiche 

• Dilatazione termica:

Un altro fattore che influenza l’integrità della tenuta periferica è la differenza tra il coefficiente di dilatazione termica del composito e quello dei tessuti dentali, che è circa 3 o 4 volte inferiore a quello dei compositi.

Il coefficiente di dilatazione termica ideale dovrebbe essere intorno a 10, poiché il coefficiente di dilatazione termica dello smalto è 11,4 e quello della dentina è 8,3.

• Ritiro da presa dopo la polimerizzazione 

Lo svantaggio principale dei materiali compositi è stato e rimane il ritiro dovuto alla presa. Lo sviluppo significativo dei materiali estetici ha avuto come obiettivo determinante il controllo della retrazione dell’impostazione. Le conseguenze cliniche sono importanti. La retrazione provoca la comparsa di uno iato periferico che può causare dolore postoperatorio, scolorimento e carie secondaria.

Infiltrazioni articolari otturative

• Assorbimento e solubilità dell’acqua: 

I compositi assorbono notevoli quantità di acqua, circa il 2% in peso; l’assorbimento di acqua è un processo progressivo che aumenta nei compositi con una minore concentrazione di riempitivo (microfini).

L’assorbimento d’acqua e la solubilità delle diverse resine composite dipendono da:

• Dalla proporzione tra riempitivo e resina. Minore è il carico di resina, maggiore è la quota di matrice e quindi maggiore è l’assorbimento.
• Dal grado di polimerizzazione. L’aumento dell’assorbimento sarà X 2 e quello della solubilità X 4 o 6 quando il tempo di polimerizzazione viene ridotto del 25%. Una polimerizzazione non corretta comprometterà seriamente sia la longevità del compost che la stabilità del colore.

Solubilità di una resina composita

• Opacità radioattiva 

La radiopacità dei compositi è influenzata dalla percentuale e dal tipo di riempitivi utilizzati

 Ad eccezione dei compositi microfini che hanno una radiopacità quasi nulla perché il SiO2 non è radiopaco, la maggior parte dei compositi attualmente disponibili sul mercato ha una radiopacità maggiore di quella dello smalto. 

4.3 Proprietà ottiche 

Le differenze di opacità nelle resine composite si ottengono grazie alle differenze negli indici di rifrazione tra i riempitivi minerali e la matrice. I diversi livelli di saturazione si ottengono grazie alle concentrazioni variabili degli ossidi metallici.

La logica colorimetrica degli attuali sistemi si basa sulla struttura istologica del dente proponendo compositi “smalto” o “dentina”; questa è la nozione di stratificazione.

4.4. Proprietà biologiche

• Biocompatibilità: la biocompatibilità delle resine composite resta un problema poco definito. Sono principalmente i monomeri liberi contenuti nella matrice di resina a causare probabilmente danni cellulari.

• Reazione del tessuto gengivale È stato dimostrato che le cellule del tessuto gengivale reagiscono meno favorevolmente alle resine composite rispetto al CVI, le resine macrocaricate sembrano irritare i tessuti e che la ruvidità o la porosità tendono a favorire l’accumulo di placca dentale. 
• Sensibilità post-operatoria Non è tanto il tipo di resina composita utilizzata quanto lo spessore della dentina residua la potenziale causa del dolore post-operatorio.
• La persistenza dello striscio dentinale ( adesivo automordenzante) nei tubuli impedisce variazioni della pressione intratubulare , principale fonte di sofferenza del sistema dentino-pulpare

Resine composite

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