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Apparecchi per fotopolimerizzazione a led - quinta e ultima parte | |
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a cura di Giordano Tasca | |
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RIASSUNTO A conclusione dell’argomento si riportano le sintesi di alcuni articoli della letteratura riguardanti la biocompatibilità sistemica dei compositi, che, come affermato dal prof. Gagliani (vd. parte prima), costituisce uno, se non il principale, obiettivo che si prefigge la fotopolimerizzazione. Il destino, nell’organismo, dei monomeri rilasciati dai restauri è ancora in gran parte ignoto, anche se negli ultimi anni la ricerca ha iniziato a occuparsene più attivamente. |
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1. Schmalz G. J Dent Res 2002; 10: 660-3 | | |
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Fin dall’inizio del loro impiego sui pazienti i materiali
dentali sono stati oggetto di interesse scientifico
per gli aspetti biologici. Nella prima metà del secolo
scorso la maggior parte degli studi riguardava gli
effetti locali, quali i danni pulpari causati per es. dai cementi
silicati. Il filone principale era rappresentato dagli
studi istologici sugli animali nei quali i materiali erano
applicati come nei pazienti. Per la crescente sensibilità
dell’opinione pubblica verso gli effetti indesiderati
sistemici (esempio classico è stato quello dell’amalgama),
successivamente si sono messi a punto nuovi
test di tossicità per i biomateriali, quali i test di emolisi
e di inibizione della crescita cellulare, entrambi basati
sulle tecniche di culture cellulari in vitro. Test in vivo erano invece l’impianto intramuscolare nei conigli e i test di LD 50 (dose letale per il 50% degli individui). Negli anni ’90 la valutazione di biocompatibilità dei dispositivi dentali, che includono anche i materiali, è stata tradotta in regole standard, le norme ISO. Gli studi animali hanno incontrato però sempre maggiori difficoltà per motivi sia economici sia politici (opposizione delle società di protezione degli animali), per cui ci si è indirizzati ancor più verso i metodi di cultura cellulare. La discrepanza fra i risultati derivanti da tali test in vitro e quelli ottenuti su animali e su umani può essere in buona parte superata dall’ingegneria genetica, la quale permette di costruire cellule che rispondano ai requisiti di standardizzazione del test e che, al contempo, rappresentino meglio i tessuti bersaglio in vivo. Un esempio sono le culture tridimensionali con perfusione costante del “medium” simulante il flusso ematico. Su simili modelli in vitro si studiano attualmente aspetti quali la mutagenicità di componenti di materiali dentali (per es. TEGDMA) che possono interferire con il DNA, causando una mutazione che si può trasferire alle successive generazioni cellulari. Altre ricerche si concentrano sugli effetti che i costituenti di materiali dentali hanno sui mediatori dell’infiammazione, sui fosfolipidi delle membrane cellulari, sulle sostanze di protezione dagli stress ossidativi (per es. il glutatione), sugli effetti estrogenici attribuiti a certi monomeri. L’azione dei potenziali composti nocivi sul metabolismo cellulare è divenuto l’obiettivo più recente delle ricerche di biocompatibilità; lo studio è solo all’inizio e si svilupperà nella misura in cui diverrà più interdisciplinare coinvolgendo dentisti, farmacologi, tossicologi, chimici e biologi. |
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2. Ferracane J. L.J Oral Rehabil 1994;
21: 441- 452 Geurtsen W. Eur J Oral Sci 1998; 106: 687-95 Michelsen V. B. et al Eur J Oral Sci 2003; 111: 263-71 |
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I compositi sono materiali complessi la cui matrice organica
contiene uno o più monomeri di elevato peso
molecolare (per lo più BISGMA e UDMA) e co-monomeri
a più basso peso (per es. TEGDMA, HEMA) che
servono come diluenti per controllare la viscosità. In
minori quantità vi sono presenti additivi che comprendono
iniziatori, come il canforochinone (CQ), e co-iniziatori
(amine) i quali insieme avviano la reazione di
polimerizzazione; inoltre inibitori di polimerizzazione
deputati a evitare la reazione spontanea allungando il
tempo di conservazione e di lavoro del composito, fotostabilizzatori
(es. benzofenone) finalizzati a mantenere
la stabilità cromatica del restauro esposto a raggi
UV e infine composti vari che rappresentano impurità
derivanti dal processo di fabbricazione. Con il progredire della formazione della rete polimerica la mobilità molecolare si riduce per cui l’incorporazione di nuovi monomeri rallenta; per tale motivo alla fine del processo è presente ancora una quota (25-35%) di doppi legami C=C. Questi per la maggior parte si trovano all’estremità libera di un monomero dimetacrilico che con l’altro gruppo C=C ha reagito unendosi a una catena: sono denominati gruppi “pendenti”. Una quota minore appartiene invece a monomeri completamente liberi all’interno della matrice polimerica. Le sostanze, che vengono rilasciate dalle resine composite indurite come attestato ormai da numerosissimi studi, possono essere distinte in due gruppi: A) monomeri e additivi (elencati sopra) o loro derivati formatisi durante la cascata di reazioni chimiche (per es. ossidazione) della polimerizzazione; B) composti originati da processi di degradazione che avvengono nel tempo e che possono essere di natura chimica (per es. idrolisi o catalisi enzimatica) o meccanica (promossa dall’assorbimento di acqua, che altera la microstruttura della massa facilitandone processi erosivi). Sono stati identificati ben 32 composti organici eluiti in solvente alcolico e fra questi 25 anche in soluzione fisiologica, seppure in concentrazioni considerevolmente minori. In solvente acquoso i monomeri resinosi di base, a più elevato peso molecolare (es. BISGMA), si ritrovano in piccole quantità, mentre i più rappresentati sono i co-monomeri di minor taglia, quali TEGDMA, associato a effetti citotossici, ed HEMA principalmente allergenico. Vi sono inoltre sostanze che non sono rilevabili nelle masse originali, quali lo ioduro di benzene (sottoprodotto di un iniziatore) dotato di elevato potere citotossico e genotossico, e diversi radicali liberi residui che attaccano, invece dei doppi legami dei monomeri metacrilici, quelli degli acidi grassi polinsaturi e dei fosfolipidi delle membrane cellulari danneggiandole. Fra i prodotti di degradazione chimica hanno attirato l’attenzione la formaldeide, per il suo potenziale cancerogeno, e il Bisfenolo-A imputato di effetti estrogenici. La prima è rilevabile in mezzo acquoso soprattutto inizialmente ma persiste anche dopo due mesi a livelli capaci di causare reazioni lichenoidi. Può essere interessante il rilievo di AA che la sua concentrazione è maggiore in presenza dello strato inibito dall’ossigeno. Influenzano la quantità di rilascio di sostanze: a) il grado di conversione (DC) del monomero in polimero, b) il tipo di solvente, ovverosia il mezzo con cui il materiale è in contatto (acquoso, alcolico, ecc), c) le dimensioni e la forma della molecola dalla cui mobilità attraverso la rete polimerica dipende la dispersione nell’ambiente circostante. AA hanno evidenziato che il DC, per un determinato composito, è strettamente correlato in modo diretto alla quantità (densità di potenza x tempo) dell’energia luminosa utilizzata e in modo inverso allo spessore dello strato di materiale attivato e ad altri fattori (per es. la distanza puntale luminoso/materiale). Dipende anche dalla qualità (range di lunghezze d’onda) della luce utilizzata. Esiste poi un’eccellente correlazione inversa fra il DC e la percentuale di materiale complessivo eluito da campioni di composito mantenuti per 28 giorni in acqua. |
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Per quanto riguarda i solventi, quelli organici, quali l’etanolo,
sono in grado di estrarre maggiori quantità di
materiali rispetto all’acqua, perché, penetrando più
facilmente nella massa, inducono la rete polimerica a
gonfiarsi facilitando la diffusione dei monomeri e di altri
componenti liberi. Il cavo orale rappresenta un ambiente in qualche modo intermedio fra i più aggressivi solventi organici e l’acqua per la presenza di enzimi, di ingredienti di cibi e bevande e delle variazioni termiche. La piccola taglia delle molecole favorisce significativamente la loro mobilità attraverso la matrice polimerica e quindi la loro eluizione; mentre non esistono informazioni rilevanti sulle differenze legate alla diversa struttura chimica. A numerosi costituenti dei polimeri e ai loro prodotti di decomposizione e di degradazione sono attribuiti uno o più effetti negativi, allergenici, citotossici e genotossici. Sulla biocompatibilità ha un notevole impatto l’entità del rilascio: la maggior quantità di composti eluiti in mezzo acquoso è costituita da monomeri a basso peso molecolare, quali il TEGDMA; essi, dopo periodi dell’ordine delle settimane, raggiungono percentuali intorno allo 0,5-1,5% del peso iniziale della matrice resinosa. Per altre sostanze (sottoprodotti delle reazioni chimiche) le cui quantità possono essere molto più piccole, è da tenersi in conto l’interazione fra loro, essendosi osservato che alcuni composti a bassa concentrazione, innocui singolarmente producono effetti significativi quando miscelati. Va inoltre sottolineata la differenza fra citotossicità in vitro e in vivo: per quest’ultima sono da approfondirsi aspetti inerenti la distribuzione, il metabolismo e il destino finale di queste sostanze nell’organismo. Conclusioni 1) monomeri residui, additivi e prodotti di decomposizione eluiscono dai compositi per lo più in pochi giorni o settimane. Una più durevole sorgente di eluiti può derivare dalle reazioni di degradazione fisica e chimica dei restauri; 2) rispetto al relativamente elevato grado di insaturazione dei doppi legami dei compositi (25-35%) il rilascio di monomeri è inferiore di almeno un ordine di grandezza, probabilmente perché il 90% dei gruppi metacrilati che non hanno reagito sono “pendenti”; 3) l’ambiente orale ha probabilmente una capacità di eluzione intermedia fra l’acqua e l’etanolo. 4) per un particolare composito la percentuale di eluzione è correlata al DC; 5) ai clinici si raccomanda di minimizzare il rilascio di sostanze potenzialmente tossiche riducendone la mobilizzazione dai restauri per mezzo di un’efficiente polimerizzazione. Ai fabbricanti di ridurre la quantità di monomeri e di additivi solubili in acqua e di dichiarare tutti i costituenti. |
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