Il Titanio e il suo utilizzo in implantologia dentale per l'Università

Il Titanio: Proprietà e Utilizzo in Implantologia

Ti: elemento del gruppo dei metalli di transizione viene usato in implantologia, tramite fusione a cera persa, e viene lavorato in maniera complessa a causa della sua elevata TFUS. E' possibile trovarlo in barre di Ti, che si possono lavorare meccanicamente o tramite frese abbinate al CAD-CAM oppure attraverso un meccanismo di elettroerosione superficiale.

Il Ti si può trovare in due forme allotropiche: sono due forme del Ti che si differenziano in base alla T e sono

• Ti alfa: stabile fino a 882,5° con struttura esagonale
• Ti beta: stabile fino a 1660°

una caratteristica del Ti è quella di assorbire ossigeno, idrogeno e azoto (gas) e reagisce con il carbonio.

Quando è esposto all'aria, il Ti reagisce con l'ossigeno e si copre di una pellicola di ossido che lo protegge, in particolare dona al Ti resistenza alla corrosione e anche resistenza all'attacco, in ambiente orale, di sostanze chimiche e di liquidi organici aggressivi; inoltre, non essendo solubile nei liquidi orali, non libera ioni in soluzione.

E' un elemento inerte, biochimicamente, e biotollerabile e può essere usato per sostituire una parte originale del corpo umano per un tempo indefinito, reintegrando la funzione della parte sostituita, senza pericolo di rigetto.

Produzione Industriale del Titanio

Industrialmente, il Ti viene prodotto in due categorie:

• Ti commercialmente puro (o non legato), cioè Ti con un percentuale del metallo dal 99% in suLeghe di Ti, dove il contenuto di Ti raggiunge al massimo il 98%

Titanio Commercialmente Puro in Odontoiatria

Ti commercialmente puro. Questo Ti viene usato in campo dentale per tutta una serie di caratteristiche:

• ottima biocompatibilità e resistenza a corrosione
• atossicità
• assenza di sapore e di reazioni allergiche
• bassa conducibilità termica
• possibilità di essere radiografato
• bassa densità
• rigidità compatibile con il tessuto osseo
• buone proprietà meccaniche (in particolare, la resistenza alla fatica)
• assenza di reazioni chimiche, sia in ambiente orale, sia in presenza di altri metalli o leghe
• possibilità di essere saldato, direttamente in bocca al paziente

Classificazione del Titanio Commercialmente Puro

Classificazione del Ti commercialmente puro. Si può classificare in 4 gruppi, che si differenziano per il contenuto di impurezze e anche in base alle proprietà meccaniche:

• Ti GRADO 1
• Ti GRADO 2
• Ti GRADO 3
• Ti GRADO 4

dal Ti GRADO 1 al Ti GRADO 4, aumentano la % di impurezze, aumentano le proprietà meccaniche, ma diminuisce la duttilità; dal Ti GRADO 4 al Ti GRADO 1, aumenta la resistenza alla corrosione e migliora la deformabilità; i più usati, in campo dentale, sono il Ti GRADO 2 e il Ti GRADO 4.

Per questo tipo di Ti, l'impurezza pericolosa è quella dovuta all'assorbimento di idrogeno: si forma il TiH, l'idruro di titanio, che rende la struttura molto fragile.

Leghe di Titanio

Leghe di Ti. Le leghe di Ti si possono classificare in base alla struttura:

• leghe a, struttura esagonale compatta
• leghe ß, struttura c.c.c.
• leghe a-B, a struttura mista, con elementi della struttura esagonale ed elementi della struttura c.c.c.

In queste leghe, in particolare nella lega a-B, possono essere presenti degli stabilizzanti:

• stabilizzanti a, è l'alluminio, serve ad alzare la T di trasformazione
• stabilizzanti , sono metalli come il vanadio, il cromo o il molibdeno, che abbassano la T di trasformazione

altri metalli, come lo zinco o lo stagno, servono per migliorare le proprietà meccaniche della lega (o fase) a.

La lega più usata è una lega mista, chiamata Ti-6Al-4V: si chiama così perché la sua composizione è 90% Ti, 6% Al e 4% V e può trovarsi sotto l'abbreviazione di TAV.

Titanio nella Fusione a Cera Persa

Ti nella fusione a cera persa. La fusione a cera persa del Ti è molto complessa ed è un limite all'utilizzo di questa tecnica, per lavorare il Ti; il procedimento richiede che il Ti si contamini il meno possibile, quindi la fusione e la colata vengono effettuate sottovuoto (o in presenza di argon) e con uso di masse da rivestimento chimicamente poco reattive; se il Ti reagisse con la massa da rivestimento, darebbe vita ad un getto sulla cui superficie si forma uno strato duro e fragile con conseguenti fratture superficiali, che causerebbero il distacco tra il Ti e la ceramica.

Durante la fusione del Ti, le fonditrici più usate sono quelle ad arco elettrico, mentre la colata sfrutta l'azione combinata di una depressione che si crea nella forma refrattaria insieme alla pressione che agisce sul Ti; oppure si può usare una fonditrice ad induzione elettromagnetica che permette di fondere il Ti per effetto Joule e conseguente sistema di ribaltamento della lega per la colata.

Titanio in Implantologia Dentale

Ti in implantologia. Impianto dentale: è un dispositivo medico che viene applicato chirurgicamente al di sopra o all'interno delle ossa mascellari; serve come sostegno per protesi fisse a ponte, per protesi mobili (overdenture) e per ancoraggi in protesi maxillofacciali.

Implantologia: parte della odontoiatria che si occupa di inserire un impianto.

Implantoprotesi: settore che si occupa di eseguire protesi su impianti.

Categorie di Impianti Esistenti

Sono due le categorie di impianti esistenti:

• Iuxtaossei, sono impianti da realizzare in casi di edentulia parziale o totale, quando la struttura ossea originaria non offre adeguate garanzie per l'inserimento dell'impianto.
• Endoossei, sono impianti che vengono inseriti direttamente all'interno della mandibola o dei mascellari superiori.

Tipologie di Impianti Endoossei

Alla categoria degli impianti endoossei, appartengono due tipologie di impianti:

1. Impianti alloplastici, sono impianti fatti con materiale inorganico (leghe di Ti o Ti GRADO 4); questi impianti sono un'ottima sintesi tra resistenza meccanica e osteointegrazione
2. Impianti biologici, realizzati con materiale organico; si può procedere o attraverso l'autotrapianto (reimpianto dei denti dello stesso paziente) oppure attraverso un vero e proprio trapianto (con innesto di materiale di un donatore)

Sempre per gli endoossei, un'altra classificazione importante è la seguente:

1. Impianti monofasici, dove la parte inserita nell'osso e la parte che emerge dalla mucosa (moncone) sono un tutt'uno
2. Impianti bifasici, dove si possono distinguere due parti: l'impianto vero e proprio, inserito nell'osso -> FIXTURE e una parte sporgente dalla mucosa > ABUTMENT; queste due parti sono unite tra loro attraverso una vite passante o di connessione (vite di serraggio)

E' importante sapere cos'è il fenomeno dell'osteointegrazione: è tutta quella serie di interazioni che portano all'unione diretta, funzionale e strutturale tra il tessuto osseo e la superficie dell'impianto, dopo un certo intervallo di tempo.

Classificazione degli Impianti Endoossei in Base al Carico

L'ultima classificazione degli impianti endoossei si basa sul carico:

• Impianti a carico immediato
• Impianti a carico differito

Gli impianti a carico immediato (monofasici) prevedono l'inserimento dell'impianto e la cementazione della protesi provvisoria in una sola seduta o, al massimo, a distanza di 24 ore; la consistenza dell'osso dentale consente, in questi casi, l'immediata applicazione di carichi masticatori cioè il paziente può riprendere a masticare subito.

Gli impianti a carico differito (bifasici) prevedono l'inserimento dell'impianto (fixture) nell'osso, poi il processo di osteointegrazione e poi scatta un tempo di attesa, di 3/4 mesi per l'arcata inferiore o di 5/6 mesi per l'arcata superiore, in modo che l'osso abbia il tempo di legarsi con l'impianto e poi si procede con l'applicazione della protesi (abutment). Le metodologie usate per l'inserimento dell'impianto sono diverse, a seconda dei casi: di solito, si procede con l'inserimento di una vite di copertura che protegge l'impianto dagli attacchi batterici, poi, dopo circa 2 mesi, questa vite viene rimossa e sostituita con una vite di guarigione, sporgente dalla mucosa. Passati 2 giorni circa, si toglie la vite di guarigione e si connettono fixture e abutment, attraverso un meccanismo di connessione antirotazionale. Si completa l'opera con la vite di serraggio che blocca tutto l'impianto.

Per una buona riuscita di un impianto endoosseo, è importante non avere tensioni, dovute alla sovrastruttura della superficie di Ti a contatto con l'osso, quindi la superficie dovrà essere necessariamente rugosa perché così favorisce le ritensioni e anche l'osteointegrazione.

Di solito, per un impianto endoosseo, si utilizza la lega di Ti a/B, in particolare la lega Ti-6Al-4V, rivestita in superficie da idrossiapatite che è una sostanza in grado di dare ruvidità superficiale. L'idrossiapatite (HA) è una ceramica bioattiva (in grado di dare legami sia con i tessuti ossei sia con i tessuti molli), non porosa, costituita principalmente da fosfato di calcio, che è un componente delle ossa.

Metodo TPS per Rivestimenti Rugosi

Metodo TPS: questo metodo (TPS: titanio plasma spray) è un metodo per realizzare rivestimenti rugosi e consiste nello spruzzare sulla superficie dell'impianto una polvere di HA, in forma di plasma e in presenza di argon; questa tecnica genera sulla superficie delle asperità/rugosità che aumentano la superficie totale dell'impianto che va a contatto con l'osso, con vantaggi dal punto di vista della ritenzione e dell'osteointegrazione. Questa è una tecnica di addizione.

Classificazione degli Impianti in Base al Tipo di Connessione

Gli impianti possono essere classificati anche in base al tipo di connessione:

• Impianti a vite
• Impianti conometrici

Gli impianti a vite sono costituiti da una vite avvitata all'interno dell'osso e funge da radice artificiale o chiamata fixture ed è l'elemento primario di un impianto (endostruttura); poi abbiamo un pilastro di ancoraggio o chiamato abutment che rappresenta l'elemento secondario (mesostruttura); sull'elemento secondario si realizza la sovrastruttura che rappresenta l'elemento terziario (esostruttura).

Gli abutment possono essere di tre tipi:

1. abutmnet per protesi avvitata, in cui si usa una vite di bloccaggio sull'abutment stesso per fissare la sovrastruttura
2. abutment per protesi cementata, dove la sovrastruttura è fissata al pilastro con apposito cemento
3. abutment con attacchi, in modo da fornire una idonea ritenzione ad una protesi mobile

Questi impianti a vite però possono presentare dei problemi:

• batteri all'interno dell'impianto che si inseriscono nello spazio tra fixture e abutment
• micromovimenti fra l'impianto nell'osso e l'abutment che possono portare, nel tempo, ad un allentamento o ad una rottura della vite di connessione

Gli impianti conometrici sono costituiti da una coppia di coni, un cono maschio e un cono femmina, che si incastrano con estrema precisione e senza l'uso di viti di connessione: quindi nessuna infiltrazione batterica e nessun allentamento o frattura della vite.

Questi impianti hanno una serie di aspetti positivi:

• la deformazione elastica del cono femmina è tale da creare un "effetto-morsa" nei confronti del cono maschio
• si ha una sufficiente superficie di attrito in modo che il sistema tenga