Scienze dei Materiali Dentali

Scienze dei Materiali Dentali

Introduzione

I principali materiali utilizzati in ortodonzia sono i seguenti:

   Gesso;

   Resina;

   Leghe per fili.

I gessi.

Il gesso è un minerale composto da solfato di calcio idratato (CaSO . 2H O ), una sostanza sedimentaria abbastanza diffusa.

Esistono 4 tipi di gesso:

gesso tenero per impronte o pasta di Parigi: costituito da solfato di calcio semi-idrato beta, viene utilizzato per la rilevazione di impronte.

gesso tenero per modelli: costituito da solfato di calcio semi-idrato beta, adatto per realizzare i modelli di studio, per il montaggio dei modelli in articolatore, mescolato con gesso duro viene usato come riempitivo nella preparazione delle muffole

3. gesso duro per modelli: costituito da solfato di calcio semi-idrato alfa, adatto per la costruzione di modelli a elevata resistenza alla compressione e all'abrasione. Per la miscelazione richiede una quantità d'acqua inferiore a quella richiesta dai tipi I e II.
4. gesso extra-duro per modelli: costituito da solfato di calcio semi-idrato alfa modificato, è usato per la preparazione dei modelli che devono conservare il più a lungo possibile i particolari riprodotti dall'impronta, viene usato per costituire i modelli su cui preparare protesi fisse, protesi combinate (scheletrati e fisso) intarsi ecc. Per la miscelazione richiede meno acqua rispetto ai precedenti tipi di gesso.

Le resine.

Le resine sintetiche, utilizzate per la costruzione di elementi protesici devono possedere le seguenti caratteristiche:

   Stabilità chimica e dimensionale;

   Caratteristiche estetiche (colore);

   Caratteristiche meccaniche (resistenza ai carichi masticatori,resistenza all'usura e alle sollecitazioni statiche);

   Devono essere insolubili nei fluidi orali con basso grado di assorbimento;

   Devono essere insapore, inodore, né tossiche, né irritanti per i tessuti orali;

   Basso peso specifico (in modo da risultare confortevoli per il paziente).

Le resine che vengono maggiormente utilizzate nel campo odontotecnico sono le resine dette acriliche. Queste resine possono essere suddivise in resine acriliche termopolimerizzabili (dette anche resine a caldo) e in resine acriliche autopolimerizzabili (dette anche resine a freddo).

Le Resine Termopolimerizzabili.

Le resine sono dette anche "a caldo" poiché la loro polimerizzazione si ottiene mediante una controllata somministrazione di calore. Vengono fornite sotto forma di polvere (polimero), di liquido (monomero) e anche sottoforma di una massa gelatinosa, nella quale la polvere e il liquido sono stati miscelati nelle giuste proporzioni e confezionate in fogli o blocchetti sotto forma di capsule preformate. Le più impiegate sono in confezioni singole di polvere e liquido. Queste resine vengono utilizzate in campo dentale, in prevalenza per :

   La realizzazione di basi per protesi mobili parziali e totali.

   La realizzazione di ponti e provvisori.

   La ricopertura estetica di corone e ponti, realizzati con struttura in metallo.

   Le ribasature.

   La realizzazione di selle nelle protesi scheletrate.

Le Resine Autopolimerizzabili.

Vengono chiamate anche resine a freddo o resine chemiopolimerizzabili, fornite solo sotto forma di polvere o liquido. Le resine autopolimerizzabili vengono utilizzate principalmente per:

   La costruzione di portaimpronta individuale;

   La riparazione di protesi mobili;

   La realizzazione di basi per ortodontia mobile e di corone e ponti provvisori;

   Le ribasature parziali temporanee.

Le leghe.

Le leghe utilizzate per la fabbricazione degli apparecchi ortodontici sono state,nel corso degli anni, relativamente poche. Ad esclusione dell'oro che è stato utilizzato per un breve periodo, la principale lega costituente i fili ortodontici è stata l'acciaio inossidabile austenitico. Esso ha mantenuto la sua diffusione in quanto è caratterizzato da stabilità, rigidità, resilienza modellabilità, nonché da un costo contenuto. Un'altra lega abbastanza diffusa è quella al nichel-cromo-cobalto; più recentemente è stata introdotta una lega al nichel-titanio che presenta un'eccellente memoria elastica ed una bassa rigidità; la sua scarsa modellabilità ne limita le applicazioni in casi in cui non sono necessarie numerose anse e pieghe nel filo. Sebbene le proprietà richieste ad un filo ortodontico siano diverse, generalmente sono tre le caratteristiche che esso deve possedere:

   grande memoria elastica:deve essere cioè possibile effettuare una notevole attivazione senza che il filo subisca deformazioni permanenti. Ciò evita al clinico l'inserimento di anse complesse con conseguente minor fastidio per il paziente ;

   rigidità minore rispetto all'acciaio: in tal modo è possibile utilizzare fili di sezione maggiore con il vantaggio di riempire lo slot e quindi di ottenere un buon controllo dei movimenti;

   buona modellabilità tale che il filo possa assumere facilmente configurazioni complicate senza fratturarsi.

Quindi le leghe per fili dette anche leghe semilavorate si dividono in:

   Auree (analoghe a tipo III e IV da colata);

   Acciai inox austenitici (tipo 18/8 o 18/10);

   Leghe Ni-Cr-Co (Nichel, Cromo e Cobalto);

   Leghe Titanio e Nichel-Titanio

o      Leghe Auree:

L'oro è uno dei metalli più utilizzati in odontotecnica grazie alla sua inerzia e alla sua elevata resistenza alla corrosione in bocca. Tra i suoi pregi ricordiamo: la lavorabilità (duttilità e malleabilità), la colabilità e la buona biocompatibilità. Tra i difetti troviamo la scarsa resistenza meccanica, la scarsa durezza, l'elevata densità e il suo costo notevole. Per migliorarne le caratteristiche lo si lega con: rame, argento, platino, palladio, zinco e alluminio.

o      Acciai inox austenitici:

Sono gli acciai più utilizzati in odontoiatria sotto forma di semilavorati: fili, bande o lamine per ortodonzia. I componenti degli acciai austenitici sono oltre al ferro, il cromo, il nichel e il carbonio. Gli acciai siglati 18/8 e 18/10, il primo contenente il 18% di cromo e l'8% di nichel, il secondo il 18% di cromo e il 10% di nichel, sono ampiamente utilizzati. L'introduzione del nichel nell'acciaio serve a stabilizzare il ferro. La struttura austenitica la si ottiene durante la fase di produzione industriale, sottoponendo l'acciaio a un brusco raffreddamento (in acqua o altro fluido refrigerante), a partire da una temperatura di poco superiore ai 1000° C. il brusco raffreddamento conserva, fino a temperatura ambiente, la struttura austenitica, evita la formazione di carburi e la struttura martensitica.

o      Leghe Ni-Cr-Co:

Queste leghe sono commercializzate sotto forma di fili, differenti per sezione, forma, diametro e con diverse proprietà fisiche e meccaniche. Ottima è la resistenza alla corrosione; nelle operazione di saldatura non subiscono alterazioni delle loro caratteristiche. Queste leghe sono assoggettabili ai trattamenti termici di addolcimento e di indurimento. A seguito del trattamento termico di addolcimento si ha un notevole aumento della duttilità. Durante le operazioni eseguite sui fili per costruire i vari elementi protesici, si generano in essi delle tensioni interne, questo comporta una sensibile diminuzione delle proprietà elastiche della lega. È però possibile alleviare le tensioni con un trattamento termico di distensione, il quale consiste in un riscaldamento a una temperatura tra i 350 e i 450° C. Con questo trattamento si ottiene un miglioramento delle proprietà elastiche e meccaniche e una riduzione del fenomeno di corrosione elettrolitica nelle zone di saldatura.

o      Titanio:

Il titanio viene usato in odontoiatria con successo da diversi anni; sono esempi delle sue applicazioni impianti dentali, perni radicolari, fili, archi per ortodonzia, placche per ricostruzioni mandibolari in chirurgia maxillo-facciale e protesi mandibolari in genere. Ciò è stato possibile grazie ad alcune eccellenti caratteristiche rappresentate da tale metallo, quali biocompatibilità, resistenza alla corrosione, basso peso specifico, assenza di sapore e scarsa conducibilità.

Il titanio in odontoiatria viene utilizzato allo stato puro, tale metallo però contiene impurità quali ossigeno, idrogeno, azoto, carbonio e ferro. Le proprietà meccaniche del titanio sono influenzate dalla presenza di queste impurità in particolar modo da ossigeno e idrogeno. Per quanto concerne la resistenza alla corrosione, il titanio è un metallo che passiva spontaneamente a contatto con l'aria e l'acqua formando cosi una pellicola superficiale a base di ossido di titanio. Questa fortissima pellicola di passivazione protegge il metallo contro l'azione di agenti chimici, ciò determina l'elevata resistenza a corrosione di tale elemento.

In ortodonzia da molti anni vengono utilizzati fili in nitinol (lega a base di nichel e titanio) per le eccellenti proprietà meccaniche e per la memoria elastica possedute da questa lega.   

Inglese

Orthodontics:

Malocclusions and Orthodontic Appliances

Fixed Orthodontic Appliances

Removable Orthodontic Appliances

Plaster

Prosthetic Resins

Dental Alloys

Malocclusions and Orthodontic Appliances

Orthodontics is the scienze aimed at correcting any abnormality in size, shape and position of the teeth. These anomalies, called malocclusions. Inclination, dislodgement and rotation are the main causes of malpositions of teeth, but orther factors besides dental relationships can also determine malocclusion. In case of bone disproportion malocclusion is classified as skeletal, while dental abnormalities due to wrong muscular habits are termed functional. There are many classifications of orthodontic appliances. According to whether the appliance exerts an intrinsic force or not, they are divided into active and passive. Active orthodontic appliances present force dispensing elements, such as elastics, springs or screws. Passive orthodontic appliances serve to stimulate muscle movements, thus determining orthopaedic changes. If location is the reference, orthodontic appliances can be divided into extraoral and intraoral. Again, according to whether they are cemented in the mouth or not, they are classified as fixed orthodontic appliances or removable orthodontic appliances.

Fixed Orthodontic Appliances

Fixed orthodontic appliances are active appliances permanently attached to the teeth by means of cement or of a luting technique called acid-etch technique. These appliances provide control over single tooth movement. They are composed of bands, brackets and arch-wire. Bands are thin metal rings usually set around the posterior teeth, leaving their occlusal surface free, and provided with attachments (brackets) constituting a slot which houses the arch-wire. The arch-wire is the active part of the appliance and is made up of a metal thread, either round or rectangular in section. Additional forcedispensers are auxiliaries, like elastics, coil springs and sometimes extraoral appliances. In front teeth, bands can be avoided and brackets are luted directly to the enamel by means of acid-etching.

Removable Orthodontic Appliances

Removable orthodontic appliances are usually applied in order to expand an arch or to control bone growth by forcing the muscles (tongue, cheeks and lips) into therapeutic positions. They are divided into active and passive. Active removable orthodontic appliances are characterized by the presence of screws and springs which are periodically adjusted in order to produce a force for remodelling the jaws. The basic type is represented by the bite-plate constituted by four main components: claps, which hold the bite against the oral tissues; an anterior retainer, represented by a wire so conformed as to exert a force; an acrylic body, which incorporates all the components in order to form a whole fitting the soft tissues; and auxiliaries, usually finger springs, to produce gross tooth movements. The bite-plate presents many variations, the most important of which is the expansion plate. In this appliance the acrylic body is divided into two halves. The monoblock or activator, is a passive functional appliance. It guides the mandible into an advanced position during swallowing, reversing the jaw relationship and remodelling the lower arch by stimulating the patient's muscular activity. All bite-blocks and positioners belong to the group of passive orthodontic appliances, used with the purpose of correcting occlusion dysfunctions and articulation problems or of stabilizing the results obtained by a previous active treatment.

Plaster

A substance derived from the natural mineral gypsum, is used to perform many jobs in the lab and is considered one of the most important dental materials. There are many types of plaster, four types. Type 1 plaster is called plaster of Paris, it is a soft B-plaster, used for impression. Type 2 is also B-plaster, used for study models, to mount articulators, to pack moulds in the flask for the construction of resin dentures. Type 3 is called dental stone and is a hard plaster. It is used as a model material and being an A-plaster. Type 4 Improved extra-hard plaster, is an A-modified plaster and it presents great compressive strenght. It is used in the construction of fixed prostheses, compound prostheses and inlays.

Prosthetic Resins

Synthetic resins are divided into thermoplastic resins and thermosetting resins. Since thermoplastic resins have not proved stable with regard to shape and colour, they are not used in dentistry. On the contrary, thermosetting resins show very good mechanical, chemical, physical, thermal, as well as aesthetic properties, so that they are extensively used both in prosthodontics and in orthodontics. The most commonly used is polymethyl methacrylate (PMMA). It is supplied as a powder, the polymer, and a liquid, the monomer. Synthetic resins are classified into heat-cured and cold-cured resins.

Heat-cured resins present all the positive characteristics of a material fit to be worn in the mouth, as they:

   reproduce aesthetically the oral tissues they must replace;

   are dimensionally stable both during processing and in service;

   possess strength, resilience and abrasion resistance, so that they withstand normal usage;

   are tasteless, odourless, non-toxic, non-irritant and impermeable to the oral fluids;

   are insoluble in the saliva or in any substance taken into the mouth and food does not cling to them, so that they are as easily cleaned as natural tissues;

   have low specific gravity and high thermal conductivity;

   are easy to process and to repair.

Cold-cured resins have composition as heat-cured resins, except for the presence of a substance, the dimethyl-paratoloudine which, acting as a catalyst, starts the polymerization reaction.

Dental Alloys

 

Alloys are mixtures of two or more elements, one of which, at least, must be a metal. In prosthodontics they are widely used in the construction of crowns, bridges and metal framework of removable partial dentures. As they must be worn continuously, sometimes even permanently, they should be tasteless and odourless, inert in the oral fluid and not allergenic. Their mechanical properties must functionally fit the job performances, which will differ according to the prosthesis or appliance required. Prosthodontics makes use of two fundamental alloys : gold alloy and stellite alloy. Gold alloys are composed of gold alloyed with copper, silver, platinum, palladium and zinc. Though presenting high resistance to corrosion, gold is soft a material and deform under stress. To improve hardness and elasticity, the other metals are added in different proportions, so that four different alloys are identified  according to their hardness, from soft to extra-hard. Copper is added to lower the melting point, silver makes the alloy harder, while palladium and platinum make it silvery white. Gold alloys present the disadvantageof cost and of a high specific gravity. Stellite alloys are constituted of chromium, cobalt, nickel and cadmium. Since nickel can be allergenic, it is often substituted by molybdenum. Chromium is employed in a concetration ranging because it improves the resistance to corrosion. This property, called passivity, is due to its capability to oxides which prevents oxygen from reaching the deeper layers, thus hindering corrosion. Thanks to their passivity, their hardness and their low specific gravity, these alloys contribute to restorative dentistry. Stainless steel, an alloy made up of iron and carbon, unites low cost to high elasticity, making it fit for orthodontic appliances. Since it is industrially manufactured and it is provided in wires, sheets, foils, plates or preformed units, it is classified as wrought metal. Solders are alloys which present a lower melting point than the two pieces of metals to be joined together. They are used in the construction of bridges and frameworks, whenever different metal elements are separately cast and then linked together.