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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/3136

Title: Raman spectroscopy analysis of dentin-adhesive interface
Other Titles: ANALISI RAMAN DELL'INTERFACCIA ADESIVO-DENTINALE
Authors: Navarra, Chiara
Supervisor/Tutor: Cadenaro, Milena
Cadenaro, Milena
Co-supervisor: Breschi, Lorenzo
Issue Date: 18-Mar-2009
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: La moderna odontoiatria conservativa si fonda su tecniche adesive rese possibili dalle proprietà di materiali da restauro polimerici a base resinosa. Sebbene le capacità di legame ai tessuti dentali abbiano dimostrato notevoli progressi qualitativi nel corso degli anni, l’interfaccia tra dentina ed adesivo rimane il punto debole dei restauri in composito e rimane tuttora il fattore chiave per garantire stabilità e longevità ai restauri conservativi. Poichè l’interfaccia adesiva è esposta all’ambiente orale, si possono facilmente verificare fenomeni quali nanoleakage, formazione di water trees e degradazione della componente organic da parte di enzimi endogeni, portando a discolorazione dei margini del restauro, carie secondaria e perdita di integrità del restauro stesso. Lo strato ibrido si forma nel momento in cui la resina adesiva penetra nella dentina demineralizzata o mordenzata, infiltrando le fibrille collagene esposte. Nella condizione ottimale, tali fibrille sono completamente permeate dall’adesivo e quindi protette dall’azione idrolitica dei fluidi orali o dentinali. Data la natura stessa dello strato ibrido, che consiste in una struttura complessa in cui materiale a base metacrilica e tessuto dentale si compenetrano, esso è notevolmente influenzato sia dalle modalità di demineralizzazione del substrato, sia dalle caratteristiche specifiche del sistema adesivo utilizzato. Le case produttrici di tali materiali hanno cercato di superare i limiti intrinseci al legame adesivo dentinale limitando il più possibile il numero di passaggi nel protocollo di applicazione, con il fine di ridurre la sensibilità legata alla tecnica. Questa tendenza si riflette nell’introduzione sul mercato dei sistemi adesivi all-in one, adesivi e cementi ad un passaggio: in questi sistemi un’aumentata concentrazione di monomeri acidi permette la contemporanea applicazione sulla dentina preparata di mordenzante, primer e adesivo (e cemento nel caso dei prodotti per la cementazione) in un unico passaggio.Il lavoro descritto in questa tesi ha lo scopo di offrire una visione sulle nuove tendenze in odontoiatria adesiva e di elucidare come fattori correlati alla composizione chimica ed al processo di polimerizzazione degli adesivi dentinali possano influire sulla qualità del legame adesivo. È noto come ad un alto grado di conversione delle resine polimeriche corrispondano elevate proprietà meccaniche, motivo per cui la valutazione del grado di conversione dei materiali fotopolimerizzabili è stato l’oggetto dei nostri studi attraverso l’uso della microspettroscopia Raman. La microspettroscopia Raman è un efficace strumento per lo strudio chimico dell’interfaccia adesiva in quanto non necessita di processi manipolativi del substrato come omogeneizzazione, estrazione o diluizione, bensì l’analisi viene condotta in situ con un alta risoluzione spaziale. Nel capitolo 5 il grado di conversione (DC) dell’adesivo nello strato ibrido creato dal Filtek Silorane Adhesive è stato analizzato con la microspettroscopia Raman comparandolo a quello di un composito convenzionale (Clearfil SE Bond). Il silorano [5], un nuovo materiale da restauro conservativo a bassa contrazione basato sulla combinazione di molecole silossaniche ed ossiraniche, è stato recentemente introdotto sul mercato con un suo specifico sistema adesivo. Il silossano è il componente che determina la grande idrofobicità del materiale, mentre il gruppo funzionale cicloalifatico ossiranico è responsabile della contrazione da polimerizzazione più bassa se comparata ad un composito a base di metacrilati. Gli ossirani, che sono degli eteri ciclici, presentano una polimerizzazione cationica con apertura dell’anello, mentre i metacrilati polimerizzano con un meccanismo radicalico. Il sistema adesivo del composito Filtek Silorane (3M ESPE) è un sistema adesivo self-etch su base metacrilica (Silorane Adhesive System, 3M ESPE) a due passaggi e prevede una prima applicazione di un primer, seguito da uno strato di resina idrofobica contente monomeri dimetacrilici che ha lo scopo di promuovere l’associazione con il composito ossiranico altamente idrofobico. Dopo aver applicato tale sistema adesivo seguendo le indicazioni del produttore, i campioni adeguatamente preparati sono stati sottoposti ad analisi Raman. Spettri Raman sono stati acquisiti lungo l’interfaccia adesiva ad intervalli di un micron e le intensità relative delle bande associate a componenti minerali e adesivi sono state utilizzate per individuare la penetrazione monomerica nella matrica dentinale e per calcolare il grado di conversione. I dati sono stati analizzati statisticamente con metodo two-way ANOVA. Il Filtek Silorane Adhesive ha dimostrato un DC maggiore del Clearfil SE Bond nello strato ibrido, minore in quello adesivo. Nel capitolo 6 lo strato ibrido creato da tre sistemi adesivi self-etch ad un passaggio è stato caratterizzato in situ mediante microspettroscopia Raman ed il loro grado di conversione è stato correlato al grado di nanoleakage dell’interfaccia. Sono stati preparati dischi di dentina con AdheSE One, Adper Prompt L-Pop ed iBond. È stato poi preparato un build-up di composito di 2 mm e le interfacce adesive sono state esposte al laser per effettuare l’analisi spettroscopica. La penetrazione dell’adesivo è stata calcolata utilizzando le intensità relative associate al minerale ed all’adesivo ed è stato valutato il grado di conversione per ogni micron dello strato ibrido. L’analisi statistica è stata effettuata mediante two-way ANOVA. L’espressione del nanoleakage all’interfaccia è stata valutata sugli stessi campioni. AdheSE One ha dimostrato un’espressione del nanoleakage e un DC più elevati rispetto iBond ed Adper Prompt L-Pop.Grazie alle loro buone proprietà meccaniche, ottime qualità estetiche e facilità d’uso, i cementi resinosi sono ampiamente utilizzati per la cementazione di perni e compositi o di restauri indiretti in ceramica. Recentemente per semplificare la procedura di cementazione sono stati introdotti sul mercato dei cementi duali autopolimerizzanti, che permettono di eseguire mordenzatura, priming, bonding e cementazione in un’unico passaggio clinico. Il calorimetro differenziale a scansione (DSC) è un efficace strumento in grado di fornire il grado di conversione delle resine odontoiatriche dall’analisi del picco esotermico originatosi durante la polimerizzazione, in quanto tale picco è proporzionale alla quantità di monomeri che hanno reagito. La microdurezza è un indicatore della conversione dei monomer vinilici semplice ed affidabile ed ampiamente utilizzato. Piccole quantità di due cementi duali self-adhesive (Maxcem and RelyX Unicem) e di un cemento duale convenzionale (Panavia F2.0) utilizzato come controllo sono stati polimerizzati nella camera della DSC. Dieci campioni sono stati polimerizzati immediatamente (20s) e lasciati indisturbati per due ore, mentre altri dieci campioni sono stati lasciati autopolimerizzare al buio per due ore. Dopo l’analisi DSC, è stata misurata la loro microdurezza (Vickers). Per ogni parametro testato i dati sono stati analizzati statisticamente con metodi two-way ANOVA e Tukey post-hoc test. Il grado di conversione e la microdurezza di tutti i cementi sono stati maggiori se fotopolimerizzati piuttosto che autopolimerizzati. Non è emersa una differenza significativa nel grado di conversione tra i vari cementi. La nostra ricerca si è successivamente indirizzata su un metodo che ha le potenzialità di migliorare la durata del legame adesivo, ossia l’uso dell’ozono come pretrattamento disinfettante del substrato dentario. La rimozione convenzionale del tessuto cariato e la procedura di preparazione della cavità non garantiscono la completa eliminazione di eventuali batteri cariogeni rimasti intrappolati nei tubuli o nel fango dentinali, che possano indurre carie secondaria o infiammazione della polpa. Per questo motivo recentemente è stato promosso l’uso del gas ozono come disinfettante della cavità prima della procedura di restauro. La proprietà antibatterica dell’ozono è dovuta alla sua forte attività riducente che determina attraverso un processo ossidativo la rottura delle membrane cellulari e la distruzione di componenti intracellulari. L’obiettivo di questo studio è stato quello di valutare gli effetti dell’applicazione di ozono gassoso sulla forza di legame tra due adesivi self-etch (Clearfil Protect Bond e Xeno III) ed i tessuti dentari. In un primo protocollo lo shear bond strength test è stato condotto per valutare l’adesione su smalto bovino, mentre in un secondo protocollo è stato effettuato il microtensile bond strength test su dentina umana. I dati sono stati analizzati statisticamente e non sono emerse differenze significative tra i campioni pretrattati con ozono e non pretrattati, sia su smalto che su dentina. Clearfil Protect Bond ha dimostrato una forza di legame sullo smalto maggiore che Xeno III, indipendentemente dall’uso di ozono. Conclusioni Nell’ambito di questa ricerca, possono esser tratte le seguenti conclusioni: 1. Pochè il self-etch primer del Silorane Adhesive mima in effetti un adesivo one-step self-etch in quanto racchiude tutti i tre passaggi cardinali dell’adesione (etching, priming e bonding), l’applicazione di uno strato idrofobico può garantire una maggiore stabilità dell’interfaccia adesiva riducendo l’assorbimento d’acqua nel tempo. 2. Un grado di nanoleakage maggiore è stato osservato con l’adesivo che ha dimostrato il grado di conversione più basso (AdheSE One). Un basso grado di conversione può minare la qualità e la stabilità a lungo termine dell’interfaccia adesiva a causa dell’eluizione di monomeri non polimerizzati, portando alla formazione di uno strato ibrido poroso e altamente permeabile. 3. I cementi duali self-adhesive non hanno mostrato differenze di micro durezza e DC rispetto a un cemento duale convenzionale. 4. L’uso di ozono non ha influenzato la forza di legame immediata su smalto e dentina. Prospettive future Le case produttrici hanno cercato di superare i limiti intrinseci associati all’adesione dentale eliminando il più possibile il numero di passaggi: in teoria questa semplificazione porterebbe ad una maggior efficacia ed ad una riduzione dell’influenza dell’operatore nella tecnica. Attualmente il comportamento degli agenti resinosi self-etch non è paragonabile a quello degli adesivi etch&rinse: le future direzioni di ricerca dovranno individuare i metodi per migliorare le loro caratteristiche adesive. La tecnica di microspettroscopia Raman offre numerosi vantaggi, tra i quali quello di necessitare di una minima preparazione del campione e di offrire un’alta risoluzione spaziale (<1μm) con grande precisione delle informazioni chimiche raccolte; la natura non-distruttiva della tecnica permette inoltre di analizzare gli stessi campioni con tecniche complementari. La tecnica Raman racchiude considerevoli promesse per future ricerche sia in vitro che in vivo dell’interfaccia dentina/adesive. In questo studio in vitro, i risultati hanno permesso una prima valutazione dell’interfaccia creata da sistemi adesivi self-etch. Ulteriori sperimentazioni sono necessarie per studiare le loro proprietà meccaniche e studi clinici sono fondamentali per supportare i dati di laboratorio, con lo scopo di chiarire se sistemi adesivi semplificati possano garantire la longevità dei restauri.
PhD cycle: XXI Ciclo
PhD programme: INGEGNERIA E SCIENZA DEI MATERIALI
Description: 2007/2008
Keywords: adesivi dentali
grado di conversione
spettroscopia Raman
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: MED/28 MALATTIE ODONTOSTOMATOLOGICHE
NBN: urn:nbn:it:units-7397
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