Le resina sintetiche

 

 

In campo dentale vengono largamente utilizzate le materie plastiche, comunemente denominate resine sintetiche o semplicemente resine. Le resine sintetiche impiegabili per la costruzione di protesi si possono classificare in base al loro impiego nel seguente modo:

 

1)     Resina per basi di protesi mobili totali e parziali.

2)     Resine per ribasature e ribasature.

3)     Resina per la costruzione di portaimpronte

4)     Resine ricopertura estetica di ponti e corone

5)     Resine per denti artificiali

 

Qui di seguito, per dare una giusta continuità argomentativa a questo lavoro, tratteremo in particolare le resine per basi di protesi totali o parziali.

 

Avorio, porcellana e placche metalliche d’oro stampate. Questi i materiali utilizzati nel passato per la realizzazione delle protesi totali.

A fianco di questi, per la realizzazione delle basi protesiche si ricorreva all’ebanite, alla celluloide, alla bachelite e alle resine viniliche.

L’introduzione della vulcanizzazione della gomma, dovuta all’ingegno dello statunitense C. Goodyear nel 1839, portò alla realizzazione dell’ebanite che per molti anni venne utilizzata per la realizzazione delle basi per protesi.

Sebbene utilizzati per molto tempo, questi materiali presentavano diversi inconvenienti e le protesi realizzate risultavano decisamente poco confortevoli.

Bisognerà aspettare il 1937 per assistere all’introduzione delle resine acriliche utilizzate a questo scopo. Una volta aperta la strada, seguirono altre resine sintetiche quali i copolimeri vinil-acrilici, il polistirene, i policarbonati, il nylon, i poliacrilati idrofili, le resine acriliche rinforzate con gomma.

 

 

6.1 – Tipi di resine per basi di protesi

 

Attualmente vengono utilizzate diverse resine sintetiche per basi protesiche, generalmente suddivise nei seguenti gruppi:

 

-       resine acriliche a base di polimetimetacrilato;

 

-       resine acriliche modificate ad elevata resistenza agli urti rinforzate con gomma;  idrofile a base di drossietilmetacrilato;

 

-       Resine vinil-acriliche.

 

 

6.1.1– Resine acriliche a base di polimetilmetacrilato

 

Le resine acriliche a base di polimetilmetacrilato sono le più comunemente usate per la costruzione di basi protesiche e pertanto esse verranno trattate nel seguito in maniera particolarmente approfondita.

Il polimetilmetacrilato  è una resina acrilica ottenuta  dalla polimerizzazione del metilmetacrilato  o metacrilato di metile. Il metilmetacrilato è l’etere metilico dell’acido metacrilico come riportato nella  figura 1

Come si può notare, il metilmetacrilato si ottiene dall’acido metacrilico per sostituzione dell’atomo di idrogeno del gruppo carbossilico(COOH) con un radicale metilico.

 

 

 

              


    

 

                             CH3                                                                                  CH3

                           ½                                                                               ½                                                                    

                  CH2  = C                   + HO-CH3                                        CH2  = C

                           ½                                                                               ½

                              COOH              Alcool metilico                                              COOCH3

 

 

                         Acido metacrilico                                                           Metilmetacrilato

Fig. 1

 

A sua volta, il polimetilmetacrilato viene ottenuto sotto l’influenza del calore o di un opportuno iniziatore  chimico dalla poliaddizione del metilmetacrilato (figura 2)

 

 


    

 

                                  CH3                                                                                                                         CH3

                               ½                                                                           ½                                                                         

          n ·  CH2  = C                                                                       CH2  - C --- --- ----------

                                  ½                                                                                  ½                   

                               COOCH3                                                                                                             COOCH3

                                                                                                                                            n

                      Metilmetacrilato                                                         Polimetilmetacrilato

 

 

n= grado di polimerizzazione

Fig. 2

 

 

6.1.2 – Composizione resine acriliche a base di polimetilmetacrilato

 

Queste resine vengono fornite in due tipi di recipienti, uno contenente la polvere e l’altro contenente il liquido (i dettagli della loro composizione sono mostrati nella tabella 1). Generalmente  la povere è contenuta in un barattolo di plastica, mentre il liquido è contenuto in una bottiglia di vetro di colore marrone scuro (figura 3).

La polvere può essere costituita da particelle di forma sferica, o di forma irregolare, o di una loro miscela. La forma sferica è comunque la più comune e le particelle vengono chiamate perle o grani.                                                                                        

                                                                                                                                                                  Fig. 3

     

Casella di testo: POLVERE Polimero Grani di polimetilmetacrilato in perle dimensione tra 50m ei 250m iniziatore Un perossido come il perossido di benzoile (circa 0,5%) Plastificante Dibutilftalato con concentrazione tra lo 0,5 %e il 4% Pigmenti coloranti Solfuro di mercurio, ossido ferrico e altri Sostanze opacizzanti Biossido di titani o biossido di zinco. Possono essere presenti anche fibre acriliche di nylon o acriliche di colore rosso per simulare i capillari della mucosa LIQUIDO Monomero Metilmetacrilato Inibitore Idrochinone concentrazione comprese tra 0.0003% e 0.1% Plastificante dibutilftalato Agente di reticolazione Dimetacrilato di etilenglicole (circa il 10%) Attivatore* Dimetil-paratoluidina (circa 1%) *Solo per le resine acriliche autopolimerizzanti Tabella 2 Composizione dei materiali acrilici per basi protesiche Il componente principale della polvere, come detto, è costituito da grani di polimetilmetacrilato (PMMA) con un diametro compreso tra i 50m e i 250m, questo può essere stato modificato tramite l’aggiunta di una piccola quantità di etilmetacrilato o di butilmetacrilato per ottenete un prodotto finale più resistente agli urti. I grani di polimetilmetacrilato sono prodotti con un processo di polimerizzazione in sospensione in cui il monomero metilmetacrilato, che contiene l’iniziatore, è sospeso sotto forma di goccioline in una soluzione di amido o di carbossimetilcellulosa. La temperatura viene aumentata per scindere il perossido e per ottenere la polimerizzazione del metilmetacrilato. L’iniziatore presente nella polvere, può consistere nel perossido (di solito il perossido di benzoile) che rimane senza aver reagito dopo la produzione dei grani, oltre al perossido aggiunto in seguito, dopo la produzione dei grani. Ha lo scopo di generare radicali liberi e quindi di attivare la polimerizzazione del monomero, che è la principale componente del liquido. Può inoltre essere presente un plastificante quale il dibutilflato che ha lo scopo di aumentare la solubilità delle particelle di polimero nel monomero liquido. Il polimetilmetacrilato è un polimero, trasparente vetroso ed è talvolta usato in questa stessa forma per la costruzione di basi per protesi. Generalmente comunque, i produttori vi aggiungono pigmenti coloranti e delle sostanze opacizzanti per ottenere  un aspetto più “realistico”. I pigmenti sono dei particolari composti  quali solfuri di mercurio , ossido ferrico ed altri. Il Seleniuro di cadmio e il solfuro di cadmio, che venivano ampiamente utilizzati nel passato, sono stati sostituiti nel tempo a causa della loro dimostrata tossicità. Come sostanze opacizzanti, invece, si  impiegano generalmente biossido di titanio o di zinco. Possono inoltre essere presenti nelle resine confezionate per le resine totali o parziali, anche delle piccole  e sottili fibre  di nylon o acriliche di colore rosso, aventi lo scopo di simulare i piccoli vasi sanguigni delle mucose orali.

Il componente principale del liquido è il monomero del metilmetacrilato (MMA). Questo liquido trasparente, incolore, a bassa viscosità con un punto di ebollizione di 100,3°C ed un odore caratteristico esaltato da una tensione di vapore relativamente alta  a temperatura ambiente. Il MMA fa parte di un gruppo di monomeri molto suscettibili di polimerizzazione per addizione di radicali liberi.(Tabella 2)

                                                                     H                 X

                                                                        \            /

                                                                           C = C

                                                                        /     \

                                                                     H                 Y

POLIMERO

X

Y

MONOMERO

Polietilene

H

H

Etilene

Cloruro di polivinile (PVC)

H

Cl

Cloruro di vinile

Polistirene

H

Fenile

Stirene

Polibutaltiene

H

-CH=CH2

Butadiene

Polimetilacrilato

H

-CO2= CH3

Metalacrilato

Polimetilmetacrilato

CH3

-CO2= CH3

Metilmetacrilato

Tabella 3- Formula generale di molecole alchemiche capaci di unoirsi per formare polimeri. Si riportano esempi di monomeri specifici.

Dopo la miscelazione dei componenti in polvere e liquidi e l’attivazione a calore o chimica avviene l’indurimento del materiale per polimerizzazione del monomero MMA con formazione di polimetilmetacrilato.

Casella di testo: Il liquido normalmente contiene un plastificante (generalmente si usa il dibutilftalato) e alcuni agenti di reticolazione. La sostanza di più largo uso come agente rericolante è il dimetacrilato di etilenglicole, la cui formula di struttura è mostrata nella figura 4. Questo composto è usato per migliorare le proprietà fisiche del materiale indurito.

 

Fig. 4 - Formula di struttura del dimetacrilato del glicole etilenico, agente di reticolazione di uso comune

 

Viene usato un inibitore per prolungare la scadenza del componente liquido. In assenza di inibitore, la polimerizzazione del  monomero e l’agente di reticolazione interverrebbero lentamente, anche a temperatura ambiente e al di sotto, a causa dell’intervento casuale di  radicali liberi nel liquido. L’origine di questi radicali liberi è incerta , ma una volta formati causano un lento aumento della viscosità del liquido e possono portare alla fine a una solidificazione.

Casella di testo: Fig.5- L’inibitore (idrochinone) (y) reagisce con i radicali attivi (x), per formare radicali stabili (z) L’inibitore, che è in genere un derivato dell’idrochinone, reagisce rapidamente con i radicali formatisi nel liquido per produrre radicali stabilizzati che non sono capaci di iniziare la polimerizzazione. Questo è illustrato nella  figura 5 in cui il radicale prodotto (Z) è una forma relativamente stabile, che non inizia la polimerizzazione dell’MMA a temperatura ambiente. La stabilità del radicale (Z) è spiegata dal fatto che l’eletrone spaiato non è isolato nell’atomo di ossigeno ma può occupare molti posti dell’anello, come in figura 6 . Un modo per ridurre la presenza di radicali non desiderati nel liquido consiste nel conservare il materiale in una lattina o in una bottiglia di vetro marrone scuro. Una luce evidente o una radiazione di ultravioletti possono infatti attivare i composti che potenzialmente sono capaci di formare radicali. Perciò è utile eliminare  la presenza di raggi.

L’attivatore (in genere la dimetil-paratoluina) è presente solo in quei prodotti atopolimerizzabili o polimerizzabili a freddo e non nei materiali con polimerizzazione a calore. La funzione dell’attivatore è di reagire con il perossido della polvere per creare radicali liberi che possono iniziare la polimerizzazione del monomero.

 

Fig. 6- La stabilità del radicale (z), la cui formazione è illustrata in figura 5, si spiega con la possibilità che ha l’elettrone spaiato di occupare più posti nella molecola

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2 – Resine acriliche modificate

 

Questo tipi di resine,  vengono modificate al fine di migliorare alcune caratteristiche possedute delle resine acriliche a base di polimetilmetacrilato e vengono distinte in: resine acriliche modificate per basi di protesi, per denti artificiali e per  corone  e ponti.in questo ambito saranno trattate solo le resine inerenti il primo gruppo. E vengono suddivise in :

 

6.2.1- Resine acriliche rinforzate con gomma

 

Resine acriliche rinforzate con gomma vengono irrobustite innestando tra le molecole del metacrilato delle particelle di gomma  (butadiene-stirolo) al fine di migliorare le proprietà meccaniche. Le particelle di gomma disperdendosi nella matrice  del polimetilmetacrilato fanno si che le resine così trattate presentino una resistenza agli urti circa doppia rispetto alle resine acriliche convenzionali, inoltre, con questo procedimento si ha una diminuzione della rigidità e dell’assorbimento dei liquidi  da parte delle resine stesse.

 

6.2.2 - Resine acriliche a base di idrossietilmetacrilato

 

Tali polimeri  trovano applicazione nell’esecuzione di ribasature parziali e  raramente anche nella realizzazione di protesi mobili. Vengono ottenute dalla copolimerizzazione  dell’idrossietilmetacrilato con il metacrilato, a seguito del quale  si ottiene il polidrossietilmetacrilato. Le resine così ottenute, se confrontate con le resine convenzionali, presentano, una resistenza  e una resilienza minori, una  maggiore flessibilità,  inoltre mostrano una maggiore bagnabilità da parte della saliva,

 

6.3– Resina vinil-acriliche

 

Tali resine se confrontate con le resine acriliche a base di polimetilmetacrilato presentano una maggiore densità, duttilità e tenacità, inoltre è riscontrabile una minore solubilità e assorbimento di acqua. Sono commercializzate sotto forma di massa gelatinosa o in polvere e liquido e sono ottenute dalla copolimerizzazione di monomeri vinilici (cloruro e acetato di vinile) con monomeri acrilici (metilmetacrilato). Quando vengono forniti sotto forma di una massa gelatinosa, quest’ultima viene preparata industrialmente mescolando una polvere, formata da un copolimero di acetato di vinile e di cloruro di vinile (Figura 7) con il monomero metilmetacrilato liquido. Quando vengono forniti sotto forma di una polvere e di un liquido, la prima è costituita dal copolimero di acetato di vinile e di cloruro di vinile ed il secondo è costituito da metacrilato.

 

 

 

      

                   CH2 == CH

                                      ½

                                  Cl

 

 

 

 

                   CH2 == CH

                                       ½

                                  COOCH3

Cloruro di vinile

 

             Acetato di vinile

          Fig. 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Casella di testo: Tabella 3 LA NORMA ISO 1567 SUDDIVIDE LE RESINE PER BASI PROTESICHE IN: Tipo I: polimeri termopolimerizzabili Classe 1: polvere-liquido Classe 2: massa plastica Tipo II: polimeri autopolimerizzabili Classe 1: polvere-liquido Classe 2: polvere-liquido di tipo colabile Tipo III: polimeri termoplastici in blocchi o polvere Le resine sintetiche utilizzate per la realizzazione delle basi protesiche sono regolate dalla norma ISO 1567  che definisce questi materiali come polimeri per basi protesiche e li suddivide in tipi e classi. (Tabella 3) Le  resine di tipo I sono definite termopolimerizzabili o polimerizzabili a caldo e sono generalmente fornite sotto  forma di un polimero in polvere e di della polvere con il liquido viene sottoposto a formatura e, successivamente, viene sottoposto a riscaldamento  per l’attivazione della reazione di polimerizzazione. Le resine di tipo II sono chiamate autopolimerizzabili o polimerizzabili a freddo in quanto dopo la formatura non vengono sottoposte a riscaldamento, bensì polimerizzano spontaneamente a temperatura ambiente. Le resine di tipo III sono definite  ermoplastiche e vengono fornite già polimerizzate. Prima della formatura, quindi, devono essere opportunamente riscaldate per permetterne il rammollimento e l’iniezione nella forma per la costruzione della ba se protesica. Oltre alla classificazione, la norma ISO 1567 indica quelli che sono i requisiti di una  resina per basi protesiche. Tali requisiti riguardano il componente liquido e la sua stabilità termica, la  plasticità del materiale prima della polimerizzazione e le sue proprietà dopo la polimerizzazione. In  particolare, ne definisce la biocompatibilità, il colore, l’assenza di porosità, l’assorbimento d’acqua, la solubilità, la stabilità del  colore, l’unione con i denti artificiali in resina sintetica e le proprietà meccaniche di resistenza e rigidità.

 

 

6.4 – Requisiti delle resine per  protesi

 

Casella di testo: LA PROVA DI FLESSIONE Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, in particolare, la norma 1567 stabilisce di valutarle attraverso la prova di flessione. A questo scopo vengono realizzati campioni di materiale con dimensioni 64 mm x 10 mm x 2,5 mm. I campioni vengono appoggiati su due supporti metallici cilindrici del diametro di 3,2 mm posti alla distanza di 50 mm. Durante la prova di flessione vengono caricati al centro con un punzone avente la stessa forma dei supporti. La norma richiede che il carico di rottura a flessione di tali campioni non sia inferiore a 55 N/mm2 per i polimeri tipi I e III, e non inferiore a 50 mm2 per i polimeri tipo II. Tabella 4 I requisiti di una resina per basi protesiche possono essere suddivisi in proprietà fisiche, meccaniche,  chimiche e biologiche. La resistenza delle resine acriliche per basi di protesi è variabile e dipende da diversi fattori, quali la composizione della resina, la tecnica di lavorazione e le caratteristiche dell’ambiente orale in cui si troverà la protesi. Per evitare fratture o deformazioni della protesi, la resina dovrebbe presentare un elevato valore di limite elastico, una buona resistenza alla flessione e un elevato valore di limite di fatica e di resistenza all’urto. La resistenza all’urto può essere migliorata con l’aggiunta di elastomeri in grado di assorbire energia durante l’impatto e proteggere, di conseguenza, la resina dalla frattura. Affinché la forma della protesi rimanga inalterata nel tempo, la base deve avere una buona stabilità dimensionale.

 

Oltre alle distorsioni che possono avvenire in seguito a un  rammollimento termico, possono contribuire all’instabilità dimensionale altri meccanismi quali la liberazione di tensioni interne, la polimerizzazione continuata e l’assorbimento d’acqua. Per quanto riguarda  quest’ultimo aspetto, le resine dovrebbero essere insolubili nei liquidi orali, non dovrebbero assorbire tali liquidi o l’entità di un loro eventuale assorbimento dovrebbe essere tale da non alterare in modo sostanziale le loro proprietà, rendendo il materiale non più affidabile dal punto di vista funzionale, igienico ed estetico. Il valore di temperatura di transizione vetrosa dovrebbe essere abbastanza alto per evitare il rammollimento e la distorsione durante l’uso. Inoltre, il materiale deve avere una valore basso di densità relativa, in modo che le protesi siano il più possibile “leggere”. Altro aspetto fondamentale è quello della biocompatibilità. La resina non deve risultare tossica o irritante sia durante la fase di lavorazione sia una volta terminata e pronta per l’inserimento nel cavo orale. Deve essere inerte e non presentare odori o sapori sgradevoli.

 

 

6.5 – Estetica delle resine per protesi

 

 

Una resina per protesi deve essere in grado di armonizzare bene con l’aspetto dei tessuti molli naturali e deve quindi presentare buone caratteristiche estetiche. La stabilità del

colore deve essere elevata e il fisiologico assorbimento dei fluidi orali non ne deve compromettere l’aspetto estetico. I moderni materiali sono disponibili in diverse sfumature di colore e opacità e possono essere venati oppure no. La possibilità di caratterizzarli con diversi pigmenti permette di armonizzare il colore della base con i tessuti orali del paziente.