Materiali dentari: ceramici e applicazioni in odontoiatria

MATERIALI CERAMICI

La ceramica è un materiale composto inorganico, non metallico, molto duttile allo stato naturale, rigido dopo la fase di cottura. La ceramica è usualmente composta da diversi materiali: argille, feldspati (di sodio, di potassio o entrambi), sabbia silicea, ossidi di ferro, allumina e quarzo. Una composizione così articolata determina la presenza di strutture molecolari appiattite dette fillosilicati. La forma di questi, in presenza di acqua, conferisce all'argilla una certa plasticità e ne rende la lavorazione più facile e proficua. (DA SLIDE) Il fatto di potere valutare il cambiamento di consistenza di alcune argille, grazie alle capacità allotropiche della silice, è stato uno dei momenti di svolta nello sviluppo dell'umanità perché ha consentito di ottenere delle suppellettili resistenti alla temperatura contribuendo al miglioramento della dieta delle società primitive. La ceramica è un materiale di tipo inorganico conosciuta nelle applicazioni civili. I materiali ceramici servono per i materiali di rivestimento: quelli che chiamiamo normalmente i pavimenti oppure alcune suppellettili che sono considerate anche delle elevate forme d'arte. Sono sostanzialmente un gruppo di materiali ottenuti da costituenti contenuti all'interno delle argille, molto diffuse e molto comuni nella massa terrestre con alcune piccole caratteristiche di composizione che cambiano dalle regioni da cui si esegue il prelievo. Le argille e i feldspati sono dei substrati che insieme alle sabbie di silice agli ossidi di ferro, di alluminia, di quarzo costituiscono sostanzialmente le ceramiche comuni. La caratteristica di base di questi materiali è la loro capacità di poter avere uno stato di tipo crudo, plastico e lavorabile (consente di dare un materiale qualunque tipo di forma) e successivamente, attraverso un processo di cottura, si ottiene una sinterizzazione, cioè un avvicinamento tra le particelle inorganiche che, dopo il ciclo termico, danno al materiale struttura e forma. Questo processo è sostanzialmente irreversibile, quindi rimettendo sul fuoco un oggetto di questo tipo non abbiamo la reversibilità del processo; questo sarebbe come dire che nella fase grezza, definita industrialmente fase verde, il materiale è lavorabile e poi in tutte le fasi successive risulta un solido immodificabile.

Proprietà meccaniche dei materiali ceramici

I materiali ceramici hanno due fondamentali proprietà meccaniche:

• la prima è quella di avere una eccezionale resistenza alla compressione
• la seconda è quella di presentare praticamente in tutte le loro conformazioni una fragilità nei confronti di un urto o nei confronti di un impatto con un corpo più duro di loro, di conseguenza sono materiali che hanno bisogno di una manipolazione attenta.

PROPRIETÀ GENERALI DEI MATERIALI CERAMICI

Proprietà fisiche dei materiali ceramici

1. sono materiali pesanti: hanno un peso specifico apparente discretamente elevato. Peso specifico apparente: rapporto tra un campione cubico e il suo peso reale compresi i pori presenti nella struttura.
2. sono porosi: mantengono delle piccole inclusioni d'aria anche dopo il processo di sinterizzazione. I pori possono essere variabili ovviamente nelle applicazioni di tipo civile della terracotta questa cosa non è particolarmente sentita, ma nell'applicazione aziendale la presenza di poro potrebbe essere una sciagura praticamente per i professionisti. Porosità totale: la porosità aperta sommata alla porosità chiusa. Porosità assoluta: Volume totale dei por/ volume tot, materiale. Volume totale dei pori: somma dei volumi dele piccole cavità fessure e spazi intergranulari presenti all'interno di un materiale 1Medregoniu, Milanesio, Testi, Buscaroli MATERIALI DENTARI (Bortolini) Lezione 7, 15/11/2024
3. Hanno una capillarità: hanno una certa tendenza ad assorbire liquido, tendenza di un liquido a vincere la propria forza di coesione. Se capita di fare delle riparazioni materiali ceramici, dopo che sono già stati in bocca per un certo periodo, ci possono essere delle sorprese: sia perché il materiale cambia di colore, sia perché possiamo avere delle crepe a livello generale. La quota di liquido che questi materiali assorbono purtroppo non è soltanto liquido, ma anche una quantità di proteine; quindi, se vengono vaporizzati da un secondo ciclo termico si possono creare dei difetti. Normalmente i materiali che subiscono una fase plastica, vengono modellati a forma di un dente, dopo il processo di cottura sono nella loro forma e colore definitivo stabile e la loro vita si esaurisce nella performance masticatoria della bocca del paziente, senza la necessità di poter essere smontati o riparati (normalmente le si smonta soltanto per sostituirlo).
4. sono dei materiali isolanti sia dal punto di vista termico sia dal punto di vista elettrico con pochissime differenze
5. Coefficiente di imbibizione: quantità d'acqua riferita al volume o al peso della roccia capace di essere assorbita dopo l'imbibizione
6. Coefficiente di dilatazione termica: valore dell'aumento del volume all'aumentare della temperatura
7. Conducibilità termica: attitudine del materiale al trasmettere calore (dipende dalla struttura e dalla tessitura)

Proprietà meccaniche dei materiali ceramici

1. Durezza: resistenza alle sollecitazioni concentrate
2. Resistenza meccanica: resistere alle sollecitazioni statiche
3. Resilienza: resistere alle sollecitazioni dinamiche

Il cavo orale è un difficile cliente per i materiali rigidi ed elastici perché l'entità delle forze alle quali sono sottoposti i nostri denti, oltre ad essere variabili, hanno anche una loro ciclicità: il ciclo masticatorio sostanzialmente, oltre a cambiare da alimento ad alimento dal punto di vista delle forze in gioco, ha dei ritmi che sono completamente diversi. Se per esempio pensate ad una masticazione classica dove mangiamo delle noci o delle nocciole questa masticazione ha un ritmo molto frequente e protratto nel tempo perché abbiamo bisogno di molti cicli masticatori per poter portare il bolo alimentare ad essere completamente liquido, mentre se mangiamo una banana, che invece è un alimento plastico, abbiamo avete bisogno di pochissimi cicli masticatori perché la maggior parte del lavoro lo fa la lingua e non c'è bisogno di portare i denti a contatto tra di loro. Quando parliamo di caratteristiche meccaniche dobbiamo considerare il concetto della magnitudo delle forze , la sequenza con la quale le forze vengono applicate, e soprattutto il concetto di fatica, cioè il fatto che un materiale che è sottoposto al lavoro all'interno del cavo orale non è come un blocchetto di ceramica montato su una macchina, la quale ha delle forze ripetitive e standard che praticamente si ripetono in maniera costante, ma all'interno del cavo orale c'è una differenza di comportamento tra i vari cicli masticatori, oppure tra soggetti bruxisti, non bruxisti, soggetti che fanno determinati tipi di attività (ad esempio il trapezista che rimane attaccato con la bocca al trapezio e il peso del proprio corpo si trasmette a livello di pochi denti, come nel morso del cavallo). Dunque, la fatica è un meccanismo al quale i materiali ceramici resistono decisamente molto bene.

CONSIGLIO DI TIPO CLINICO

Pensiamo ad un materiale ceramico che riveste per esempio la superficie occlusale del primo molare, il dente che ha la capacità di sopportazione del carico maggiore rispetto a tutti gli altri. 2Medregoniu, Milanesio, Testi, Buscaroli MATERIALI DENTARI (Bortolini) Lezione 7, 15/11/2024 Un soggetto che ha una frattura di questo dente, immaginiamo che sia una corona totale, ma non cambierebbe se la situazione se fosse un inaly oppure un onlay. Pensiamo immediatamente che questo inlay possa essere sostanzialmente simile al piatto della cucina e che si sia praticamente fratturato perché ha ricevuto una martellata al centro, nel cavo orale questo meccanismo non avviene per criteri logici: cioè noi non abbiamo mai la frattura di un dente in ceramica per una martellata o per un colpo, sia chiaro che se il paziente si incontra un sassolino nella minestra o trova un chicco di riso scotto, oppure un semino di un frutto e stringe molto forte questo semino fa da fulcro e tutto il carico si si trasmette a quel livello e può fratturare verticalmente sull'asse lungo anche un dente naturale. I denti naturali non hanno vita infinita, si può fatturare per una martellata, per una sassata, per un pugno e anche per un evento accidentale. Il dente in ceramica è bravissimo a sopportare forze di compressione; quindi, se immaginiamo la superficie fluviale del nostro dente sia costituito dal pavimento questa stanza noi possiamo saltare finché vogliamo dato che la ceramica "non ci sente" perché il materiale è eccezionale nella resistenza ai carichi complessivi. Il problema avviene quando mangiamo una caramella gommosa, la quale nel momento della comprensione esercita una forza diretta alla superficie della ceramica. La ceramica è brava a dissipare la forza, ma nel momento in cui apriamo la bocca la caramella gommosa si è incollata alla superficie del materiale e la forza anziché comprensiva diventa di attrazione, di conseguenza è una forza che provoca il distacco del materiale ceramico dal suo substrato, per esempio da un substrato di tipo metallico. La resistenza nei confronti dell'attrazione è decisamente inferiore rispetto all'resistenza in termini di compressione. I materiali non si rompono nello stesso modo in tutti i denti della bocca, ci sono dei denti che concentrano maggiormente la frattura dei materiali artificiali:

• il primo molare è collocato nell'area che riceve le forze masticatorie dei muscoli elevatori, le quali si concentrano tutte a livello di questo specifico settore dell'arcata. Non è un caso che il primo molare permanente si aggiunga ai denti da latte senza sostituirne nessuno.
• il secondo molare non è allineato come il primo. Non possiamo immaginare di collocare nello spazio su un'arcata il primo molare come se fosse una zolletta di zucchero e di mettere il secondo molare accanto a lui come se fosse una seconda zolletta di zucchero.

In natura l'anatomia e la posizione del secondo molare rispettano dei canoni di convenienza e di resistenza: il secondo molare è leggermente linguo inclinato; quindi, il piano occlusale del primo molare è orizzontale dunque si può considerare, ortogonale anche se questa ortogonalità c'è solo nella prima metà mesiale. Il primo molare inferiore ha tre cuspidi vestibolari e due cuspidi linguali, mentre il secondo molare ha due cuspidi vestibolari e due cuspidi linguali ed è leggermente lingua inclinato. Se chiudete la bocca, la linguo inclinazione del secondo molare inferiore mantiene una sorta di canale di deflusso del cibo che va verso la lingua, poi quest'ultima lo riporta sul tavolato occlusale quando masticate. Quando preparate il moncone del secondo molare o quando qualcuno dei vostri tecnici costruisce un dente tende a non rispettare questa mesio e linguo inclinazione del molare inferiore, questo fa sì che vengano costruiti dei denti perfettamente orizzontali che concentrano il carico in maniera sbagliata e che si fratturano con un'altissima percentuale, molto maggiore rispetto ai denti anatomici collocati correttamente. Le fratture dei materiali tendono ad essere tutte nelle aree di maggiore carico: primo molare il secondo molare, non importa se superiore o inferiore, ma nella maggior parte dei casi inferiore. Inoltre, dobbiamo rispettare assolutamente l'anatomia preoperatoria del paziente e dobbiamo considerare le regole di base del sistema di occlusione. Le curve che descrivono le inclinazioni dei denti, descritte nelle sei caratteristiche da Byron, sono state riassunte nella curva di Ackermann, nella curva di Von-Spee e nella curva di Monson; cioè ci sono alcune 3