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09 Maggio 2019

Confronto tramite test microshear di differenti tecniche di pretrattamento per le sigillature di solchi e fessure: acido ortofosforico vs Er:YAG laser vs air abrasion


D.ssa Francesca Gradara, Dr Bruno Davide Pugliese, Dr Lorenzo Breschi, Dr Giacomo Bruzzesi, Dr Paolo Calvani, Dr Cesare Nucci,

Davide PuglieseDavide Pugliese

Le sigillature di solchi e fessure sono state introdotte nel 19671 e la loro efficacia è stata riconosciuta dall’ADA (American Dental Association) già nel 1971 (Council on Dental Materials and Devices, 1971). Questa metodica fa parte delle tecniche di prevenzione rivolte verso la patologia cariosa ed è, a oggi, una delle più utilizzate2-5.

Le “Linee guida nazionali per la promozione della salute orale e la prevenzione delle patologie orali in età evolutiva” affermano che “le sigillature sono indicate per tutti i bambini. La loro efficacia nel prevenire la carie è massima se vengono applicate nei 2 anni successivi all’eruzione e la loro integrità va controllata ogni 6-12 mesi”.

Nel corso degli anni si è ricorso a differenti tecniche di preparazione dei solchi e all’utilizzo di vari materiali, ma a oggi non esiste una linea guida riconosciuta che indichi in maniera univoca quali tipi di materiali utilizzare per le sigillature o quale tecnica di preparazione attuare.

I materiali sigillanti più utilizzati ricadono in due principali categorie: i cementi vetro-ionomerici e i sigillanti a base resinosa/compositi.

Le tecniche di pretrattamento di solchi e fessure, invece, possono essere varie e vanno dalla classica mordenzatura acida con acido ortofosforico al laser, all’air-polishing fino alla combinazione delle varie tecniche.

Il pretrattamento più utilizzato nella moderna pratica clinica è quello con gel a base di acido ortofosforico dal 35 al 37% dove l’azione demineralizzante dell’acido crea delle microporosità nelle quali la resina liquida può insinuarsi creando estensioni simili a interdigitazioni (resin tags) e formare legami di tipo micromeccanico6-8 (fig. 1).

Fig. 1 Immagine al SEM (500x) dello smalto mordenzato con acido ortofosforico

L’utilizzo del laser a erbio per il pretrattamento dello smalto è reso possibile grazie alla sua lunghezza d’onda che è di 2940 nm, molto vicino al picco d’assorbimento posseduto dall’acqua, e che quindi permette il trattamento dei tessuti duri attraverso un meccanismo di microesplosione delle molecole di acqua legate all'idrossiapatite.

L’Er:YAG laser, impostando i giusti parametri, può agire in maniera selettiva sui cristalli di idrossiapatite dello smalto creando una superficie irregolare che permette una corretta ritenzione micromeccanica9,10 (fig. 2).

Fig. 2 Smalto trattato con laser a erbio (100 mJ-10 Hz) (SEM 500x)

Nonostante l’azione del laser a erbio sullo smalto irruvidisca la superficie producendo un aumento totale della superficie dentale esposta, attualmente in letteratura non si trova un parere concorde sulla sua efficacia in termini di adesione.

Da una parte alcuni autori ritengono che la superficie micro ritentiva risultante dall’irradiazione laser sia favorevole alle tecniche di adesione10-12; da studi recenti, invece, risulta che la sola applicazione laser non sia sufficiente come mordenzante paragonata all’acido ortofosforico o all’utilizzo combinato di acido ortofosforico e laser13,14.

La micro-sabbiatrice intraorale produce un flusso collimato e ad alta pressione di aria e particelle abrasive (ossido di alluminio) che permette di effettuare la pulizia delle superfici, la mordenzatura (Goldstein e Parkins, 1994)15 e la preparazione non invasiva delle cavità.

Per quanto riguarda la sua reale efficacia clinica per la mordenzatura delle superfici si osservano pareri discordanti: Knobloch et al.16 , Hatibovic-Kofman et al.17 e Moslemi et al.18 hanno dimostrato in vitro che l’utilizzo della micro-sabbiatrice seguito da mordenzatura con acido ortofosforico risulta la migliore tecnica in termini di adesione, anche rispetto al solo acido (tecnica comunemente utilizzata).

Manhart et al. nel 200419 hanno invece riscontrato che la sola micro-sabbiatrice non risulta efficace tanto quanto l’utilizzo dell’acido ortofosforico, mentre se l’uso di questa viene seguito dalla mordenzatura acida i risultati sono comparabili con la tecnica con solo acido.

La forza di adesione dei materiali per la sigillatura di solchi e fessure su substrati smaltei pretrattati in maniera differente viene valutata attraverso test meccanici di prova come il microshear bond test (nel piano di taglio e trazione), il microtensile (in flessione).

L’utilizzo di test in vitro per la valutazione di questa forza viene spesso preferito all’attuazione di quelli in vivo i cui limiti risiedono nei lunghi tempi di esecuzione, nella difficoltà di interpretazione dei dati, nell’identificazione delle numerose variabili presenti, ma soprattutto nell’assenza di criteri di valutazione ben definiti.

Scopo del test microshear, utilizzato in questa sperimentazione, è quello di valutare la stabilità di legame tra resina e substrati dentali piatti.

Materiali e metod
Quaranta molari permanenti estratti per motivi parodontali e/o ortodontici sono stati selezionati e conservati in soluzione fisiologica a 37 °C; in seguito, ogni campione è stato inglobato in un blocchetto di resina epossidica (Epofix, Struers, Westlake OH, USA) e sezionato longitudinalmente (fig. 3).

Fig. 3 Blocchetti di resina epossidica

Per creare una superficie uniforme e levigata sono stati utilizzati dei fogli di carta abrasiva di granulometria 600 grit (LS2 Remet, Bologna, Italia). Ogni campione è stato abraso sulla superficie del foglio precedentemente inumidito compiendo movimenti a “8” per 1 minuto al fine di creare uno smear-layer standardizzato.

Il campione è stato quindi lavato (10 sec) e asciugato con getto d’aria (10 sec). Sono poi stati definiti in modo assolutamente casuale i campioni su cui sarebbe stata utilizzata una mordenzatura con acido ortofosforico al 37% per 60’’ (Gruppo A), con Er:YAG laser (100 mJ-10 Hz) seguito da mordenzatura con acido ortofosforico al 37% per 30’’ (Gruppo B) o con air abrasion seguita da acido ortofosforico al 37% per 30’’ (Gruppo C).

Gruppo A. Lo smalto di 60 campioni è stato mordenzato con acido ortofosforico in gel al 37% (Scotchbond 3M Etchant) per 60 secondi. Il campione è stato poi risciacquato e asciugato con getto d’aria.

Gruppo B. Nel secondo gruppo di campioni (60) lo smalto è stato mordenzato con metodica laser utilizzando l’Er:YAG laser (Smart 2940D DEKA) a luce pulsata impostandolo a 100 mJ con una frequenza di 10 Hz (figg. 4a, b). Successivamente è stata eseguita la mordenzatura con acido ortofosforico al 37% per 30 sec. Il campione è stato poi risciacquato e asciugato con getto d’aria.


Figg. 4a, b Er:YAG laser (Smart 2940D DEKA) a luce pulsata e dati tecnici

Gruppo C. Nel terzo gruppo lo smalto di 60 campioni è stato mordenzato con una micro-sabbiatrice intraorale (PrepStart, Danville Materials - San Ramon, California) (figg. 5a, b) utilizzando polvere di ossido di alluminio a 27 µm (figg. 6a, b) e successivamente con acido ortofosforico al 37% per 30 secondi. Il campione è stato poi risciacquato e asciugato con getto d’aria.

Figg. 5a, b Micro-sabbiatrice intraorale

Figg. 6a, b Polvere di ossido di alluminio

Una volta pretrattato lo smalto sono stati testati i due diversi sigillanti, applicati solo in corrispondenza dello smalto seguendo le istruzioni della casa produttrice, e per ciascuno sono stati valutati i tre diversi tipi di mordenzatura presi in esame:

  • Concise (gruppo A1, B1, C1),
  • Helioseal (gruppo A2, B2, C2)

esaminando 30 campioni per ciascun sottogruppo.

Per il test microshear sono stati impiegati dei device metallici con una porzione di plastica che presenta un foro di 2 mm di diametro in modo tale da permettere un’applicazione di sigillante standardizzata; il sigillante è stato quindi polimerizzato per 40 sec con lampada UV (Ultra Lume 5 LED-800 mW/cm2 (minimum) (Ultradent South Jordan, UT, USA).

Rimosso il fissatore è stato ottenuto un cilindretto in composito di 2 mm di diametro in maniera tale da poter eseguire il test microshear. Il campione è stato poi trasferito in posizione verticale all’interno di una morsa metallica in modo tale da esporre il solo cilindretto di sigillante al braccio meccanico della macchina utilizzata per svolgere il test.

È stata utilizzata una macchina universale da trazione (Ultradent Testing Device, con dispositivo di rilevazione dati K3 Digital Indicator, Sentran, South Jordan, UT, USA) (figg. 7a, b) costituita da un braccio meccanico (fig. 8) e da una base sulla quale viene posizionata la morsa metallica in maniera tale da stabilire un contatto tra il cilindretto di sigillante e il braccio meccanico.

Figg. 7a, b Macchina universale per il test microshear

Fig. 8 Braccio metallico della macchina per test microshear

Una volta azionata la macchina, la base si sposta verso il braccio meccanico a una velocità di 1 mm/min in un tempo massimo di 60 sec rilevando un valore esplicativo del picco di resistenza alle forze di tensione/taglio di quel materiale. Sul display appare un valore in MPa traducibile come la forza di legame di un determinato materiale.


Risultati
Nel Gruppo 1 sono stati testati 90 campioni sui quali è stato applicato il sigillante Concise, solo in corrispondenza dello smalto. Questi 90 campioni erano stati precedentemente suddivisi in tre sottogruppi da 30 campioni ciascuno (A1, B1, C1) sui quali erano state applicate le tre diverse tecniche di mordenzatura prese in esame.

Nel Gruppo 2 sono stati testati 90 campioni sui quali è stato applicato il sigillante Helioseal. Questi campioni erano stati precedentemente suddivisi in tre sottogruppi da 30 campioni ciascuno (A2, B2, C2) sui quali erano state applicate le tre diverse tecniche di mordenzatura prese in esame. I risultati sono stati raccolti nella tab. I per il sigillante Concise e nella tab. II per il sigillante Helioseal.

Tab. I Valori medi di adesione e deviazioni standard espressi in MPa dei gruppi trattati Con sigillante Concise (3M ESPE)  

  Etching Bond strenght (MPa)
Gruppo A1 Ac. ortofosforico 60 sec 20,0 ± 2,8
Gruppo B1 Er:YAG laser 100 mJ-10 Hz + Ac. ortofosforico 30sec 9,7 ± 2,8
Gruppo C1 PrepStar (OX Alluminio 27 µm) + Ac. ortofosforico 30 sec 10,8 ± 3,0

  

Tab. II Valori medi di adesione e deviazioni standard espressi in MPa dei gruppi trattati con sigillante Helioseal (Ivoclar-Vivadent)  

  Etching Bond strenght (MPa)
Gruppo A1 Ac. ortofosforico 60 sec 10,5 ± 3,0
Gruppo B1 Er:YAG laser 100 mJ-10 Hz + Ac. ortofosforico 30sec 8,4 ± 3,3
Gruppo C1 PrepStar (OX Alluminio 27 µm) + Ac. ortofosforico 30 sec 9,0 ± 3,5


Per ogni campione, mediante test microshear, è stato rilevato un valore numerico (MPa) rappresentativo della forza di legame resina-smalto e per ogni gruppo di 30 campioni sono state valutate media e deviazione standard.

I risultati ottenuti hanno dimostrato che la tecnica di mordenzatura con acido ortofosforico (Gruppo A) risulta migliore rispetto all’utilizzo del laser (Gruppo B) e dell’air abrasion (Gruppo C) combinati con l’acido, per entrambi i materiali sigillanti testati.

Per quanto riguarda Concise, il valore medio di adesione con la tecnica di mordenzatura acida (Gruppo A) risulta doppio sia rispetto alla tecnica laser+acido (Gruppo B) che rispetto a quella con micro-sabbiatrice+acido (Gruppo C) e le differenze sono risultate statisticamente significative.

Mentre per Helioseal la tecnica di mordenzatura acida è risultata ancora una volta migliore rispetto alle altre due, ma con valori di adesione nettamente inferiori (circa la metà) rispetto all’altro sigillante.

Non vi sono invece differenze statisticamente significative tra le medie delle tecniche laser+acido e micro-sabbiatrice+acido in nessuno dei due sigillanti.


Discussione
Buonocore nel 1955 fu il primo a descrivere la tecnica di mordenzatura acida con la quale trattare la superficie smaltea del dente al fine di ottenere un’adesione ottimale tra smalto e resina.

A più di cinquant’anni dalla sua scoperta, la mordenzatura acida dello smalto rappresenta una delle fasi più importanti al fine di ottenere un corretto legame tra la resina e la superficie dello smalto.

È stato dimostrato come l’applicazione di acido ortofosforico al 37%20 prima della resina favorisca un aumento della forza di legame tra aderente e superficie dello smalto (fino a 11.7 MPa). Al di sotto e al di sopra di tale concentrazione non si otterrebbe una forza di legame accettabile sullo smalto.

Nell’ambito di una pratica clinica sempre più volta alla ricerca di nuove tecnologie, negli ultimi anni sono stati condotti molti studi sull’impiego del laser in odontoiatria e sull’utilizzo della micro-sabbiatrice intraorale, per valutare la possibilità di sostituirli ad alcune delle tradizionali procedure odontoiatriche.

Scopo del presente studio è stato quello di confrontare le tecniche di mordenzatura dello smalto con Er:YAG laser e quella effettuata con micro-sabbiatrice rispetto alla tradizionale mordenzatura con acido ortofosforico al 37%.

La differenza tra il valore medio di adesione risultato nella sperimentazione della tecnica con acido ortofosforico per Concise e per Helioseal si pensa essere dovuta a una differenza di viscosità e di conseguenza a una diversa penetrazione del materiale all’interno delle microporosità create dall’acido. I valori ottenuti con le altre due tecniche di pretrattamento risultano, invece, simili per entrambi i sigillanti.

Gli studi riportati in letteratura non mostrano un parere comune, ma sono piuttosto discordanti in merito a quale di queste tecniche risulti migliore. Da una parte alcuni autori ritengono che la superficie microritentiva risultante dall’irradiazione laser sia favorevole all’adesione10-12; da recenti studi risulta, invece, che la sola applicazione laser non sia sufficiente come mordenzante paragonata all’acido ortofosforico o all’utilizzo combinato di acido e laser13,14,21-23.

Lo studio di Sasaki et al. del 200814 aveva lo scopo di valutare in vitro il tensile bond strenght (TBS) di un sistema adesivo applicato sullo smalto pretrattato con tre diverse tecniche di mordenzatura: acido ortofosforico al 37%, Er:YAG laser (80 mJ-2Hz) ed Er:YAG laser seguito da mordenzatura con acido ortofosforico. I risultati di questo studio indicano che il gruppo trattato con Er:YAG laser seguito da acido ortofosforico al 37% presenta un aumento statisticamente significativo nella forza di legame misurata con test microtensile.

L'analisi al SEM ha suggerito che le differenze di TBS tra i gruppi sono relative a modelli di mordenzatura diversi prodotti da ciascun tipo di trattamento superficiale. I bassi valori di TBS ottenuti per i campioni trattati con solo Er:YAG laser possono essere attribuiti a un condizionamento non omogeneo della superficie dello smalto, in quanto è stato possibile osservare che vi erano aree di smalto non ablate all’interno della zona irradiata.

L’aumento di TBS nei campioni trattati con laser e acido sembra essere dovuto al fatto che si ottiene una superficie trattata più omogenea, in quanto l’acido ortofosforico va a trattare quelle porzioni di smalto che non sono state colpite dal laser all’interno della zona irradiata.

A differenza del nostro studio, però, Sasaki ha utilizzato un sistema adesivo applicato sullo smalto che potrebbe aver causato sostanziali differenze nei risultati dei valori di adesione ottenuti.

Risultati discordanti si trovano anche riguardo alla mordenzatura con la micro-sabbiatrice: Manhart19 e Roeder24 hanno concluso che la sola micro-sabbiatrice non risulta efficace tanto quanto l’utilizzo dell’acido ortofosforico, mentre se l’uso di questa viene seguito dalla mordenzatura acida i risultati sono comparabili con la tecnica tradizionale o addirittura migliori in termini di microinfiltrazione come hanno concluso Bevilacqua et al.25 e Hatibovic-Kofman e Koch26.


Altri studi recenti supportano come miglior tecnica di mordenzatura, per la successiva applicazione delle resine sigillanti, l’utilizzo della micro-sabbiatrice accoppiata all’acido ortofosforico: Knobloch et al.16, Hatibovic-Kofman et al.17, Moslemi et al.18 e Yazici et al.27 hanno dimostrato, in vitro, che confrontando diverse tecniche di mordenzatura l’utilizzo della micro-sabbiatrice seguito da mordenzatura con acido ortofosforico risulta la migliore in termini di adesione, anche rispetto al solo acido.

Yazici et al.27 hanno ipotizzato che la micro-sabbiatrice possa indurre un tipo di mordenzatura più ritentiva e migliorare la penetrazione del sigillante in quanto questa tecnica allarga e approfondisce leggermente i solchi e le fessure.

In uno studio di Masoumeh Moslemi del 201018 è stata valutata la forza di adesione di un sigillante allo smalto pretrattato con Er,Cr:YSGG o con micro-sabbiatrice seguiti dalla mordenzatura acida. Dopo avere applicato un sistema adesivo, sono stati creati, tramite una matrice, sulla superficie dello smalto trattata dei cilindri di sigillante (Concise Light Cure White Sealant, 3M ESPE) e polimerizzati.

È stata quindi testata la forza di adesione e all’analisi statistica è emerso che il Gruppo B (micro-sabbiatrice+acido) ha mostrato i più alti valori di adesione, mentre non è stata osservata una differenza statisticamente significativa tra il Gruppo A (acido) e il Gruppo C (laser+acido).

Secondo questo studio, quindi, il pretrattamento delle superfici con micro-sabbiatrice e acido mostra dei valori di adesione del sigillante alla superficie smaltea superiore, a differenza del trattamento con Er,Cr:YSGG che, invece, non aumenta l’efficacia rispetto alla tradizionale tecnica di mordenzatura con acido ortofosforico.

Questo studio è chiaramente in disaccordo con il nostro; va però sottolineato che, anche in questo lavoro, è stato utilizzato un sistema adesivo prima dell’applicazione del sigillante. Questa tecnica non segue però le procedure indicate dalla casa produttrice che non prevedono tale ulteriore passaggio.

Conclusioni
I campioni trattati con acido ortofosforico presentano valori di adesione superiori rispetto alle altre due tecniche prese in esame, per entrambi i sigillanti utilizzati.

Le differenze tra le medie dei valori di adesione, ottenuti tramite il test microshear, per le tecniche di mordenzatura che utilizzano il laser e la micro-sabbiatrice accoppiati all’acido ortofosforico non risultano statisticamente differenti.

I risultati ottenuti sono probabilmente correlati alla differenza morfologica o di penetrazione dei materiali nelle superfici create dalle tre diverse procedure; si suppone quindi che l’acido ortofosforico crei una superficie maggiormente ritentiva per la resina sigillante rispetto agli altri due pretrattamenti.

Tuttavia sono necessari ulteriori studi che valutino, ad esempio, la presenza di micro infiltrazioni con termocicli, o che utilizzino test diversi come il microtensile, per poter sostenere che la mordenzatura con acido ortofosforico sia effettivamente la tecnica migliore per la successiva applicazione delle resine sigillanti, oltre alla realizzazione di studi in vivo al fine di considerare fattori quali, ad esempio, l’esposizione all’ambiente orale.

Autori: D.ssa Francesca Gradara, Dr Bruno Davide Pugliese, Dr Lorenzo Breschi,Dr Giacomo Bruzzesi,Dr Paolo Calvani,Dr Cesare Nucci,


Dichiarazioni e riconoscimenti
Gli autori non hanno alcun interesse finanziario per le aziende i cui materiali sono inclusi in questo articolo.

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