Preparazione e caratterizzazione di resine acriliche con vetri bioattivi

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 16624 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio mirava a preparare un materiale acrilico bioattivo aggiungendo diversi tipi di vetri. La resina acrilica polimerizzata disponibile in commercio è stata miscelata con il 10% di quattro diversi tipi di vetro sotto forma di polvere e indurita. La resistenza alla flessione, l'assorbimento e la solubilità dei campioni sono stati testati secondo la norma ISO 20795-1:2013. Il numero totale di campioni utilizzati nei test era 60. I materiali sono stati posti nella saliva artificiale a pH 4 e 7 e l'eluizione è stata eseguita per 0, 1, 28 e 42 giorni. I campioni raccolti sono stati analizzati utilizzando la spettrometria di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente per rilevare gli ioni Ca, P e Si e utilizzando la cromatografia ionica per rilevare gli ioni F. I materiali ottenuti dopo la modifica con vetri hanno mostrato una resistenza alla compressione inferiore rispetto al polimetilmetacrilato puro ma soddisfacevano i requisiti standard. Due tipi di vetro hanno mostrato valori di solubilità più elevati rispetto al valore definito dallo standard ISO. Biomin C e S53P4 hanno rilasciato rispettivamente ioni Ca, P e Si dopo 42 giorni nella saliva artificiale. Le resine acriliche modificate con vetri Biomin C e S53P4 al 10% possono essere una preziosa fonte di ioni Ca e P in condizioni acide per 28 e 42 giorni.

Nonostante l’emergere di nuove alternative, i materiali acrilici sono ancora ampiamente utilizzati per la realizzazione di protesi rimovibili in odontoiatria protesica. Questa popolarità è dovuta, tra l'altro, al loro utilizzo a lungo termine e alla facilità di lavorazione nei laboratori odontotecnici1,2. I materiali acrilici sono caratterizzati da buone proprietà ottiche e biocompatibilità3. Purtroppo, oltre a numerosi vantaggi, le resine acriliche presentano anche alcuni svantaggi, come ad esempio il limitato flusso di saliva all'interno della base della protesi. Indossare una protesi, mangiare cibo e quindi ridurre il flusso di saliva nell'area dei denti rimanenti, provoca una diminuzione del pH, che a sua volta è un fattore che può causare cambiamenti nei denti rimanenti. Il flusso della saliva è disturbato nei punti in cui il materiale acrilico entra in contatto con i tessuti molli o i denti4,5. Pertanto, le resine acriliche dovrebbero essere modificate per aumentarne la bioattività.

Nella letteratura scientifica si discute ampiamente sul significato del termine “materiale bioattivo”, ma secondo le raccomandazioni IUPAC (Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata) del 2012, è definito come un “materiale che è stato progettato per indurre un’attività biologica specifica;” in altre parole, un materiale che evoca una risposta da parte di un organismo vivente può essere definito materiale bioattivo6.

Una delle strategie esistenti per modificare i materiali acrilici e formare materiali bioattivi è l'aggiunta di vari tipi di nanomateriali come argento e ossido di titanio7,8,9,10. Un'altra strategia è l'aggiunta di sostanze medicinali di vario tipo, come antibiotici11 e clorexidina12,13. Oltre a questi approcci, l’uso di diversi tipi di vetri bioattivi può anche consentire la modifica dei materiali acrilici. Questo tipo di ceramica subisce una graduale idrolisi sotto l'influenza dell'acqua e rilascia nell'ambiente vari tipi di ioni, come anioni fluoro e fosfato o cationi calcio6. Questa strategia è già ampiamente applicata nel cemento vetroionomerico, così come nelle otturazioni in composito14,15,16,17 e negli adesivi ortodontici18. I cationi alcalini aumentano il pH e gli anioni fluoro hanno dimostrato effetti cariostatici. Gli ioni eluiti, come nel caso del cemento vetroionomerico, possono svolgere la funzione di rimineralizzazione17,18,19. Tuttavia, possono idrolizzarsi completamente a un pH inferiore e quindi non possono formare idrossiapatite (HA); il valore minimo del pH per la formazione di HA è 4,5–5,5 a seconda dell'individuo20.

Finora, questi vetri sono stati utilizzati con successo nel cemento vetroionomerico, nei compositi e nel dentifricio (Biomin)18. Ad esempio, Bioglass 45S5 e S53P4 furono sintetizzati per la prima volta alla fine degli anni '70 e sono utilizzati clinicamente dal 198521. L'aggiunta di CaF2 consente al vetro di rilasciare ioni fluoro. Tuttavia, un'aggiunta eccessiva di CaF2 porta alla cristallizzazione incontrollata delle fasi cristalline, inclusa la formazione di cuspidina e ioni fluoruro. Pertanto, nel 2015 è stato sviluppato il vetro Biomin C, che contiene ioni di cloro20. Dal punto di vista dentale, la clorapatite verrà completamente convertita in HA in presenza di acqua22. Biomin F è un esempio di vetro al fluoro utilizzato in questi test.