Effect of non-thermal plasma treatment on the bonding property of Bio-HPP post and core materials

Quando un dente è danneggiato in profondamente, lasciando troppo poca struttura naturale per sostenere una corona, i dentisti spesso inseriscono un perno nella radice per fungere da ancora. Per decenni, i perni metallici sono stati lo standard, ma sono rigidi e possono talvolta incrinare il dente perché non si piegano come l'osso naturale. Una nuova alternativa, realizzata con un polimero ad alte prestazioni rinforzato con minuscole particelle ceramiche, offre una soluzione più flessibile che imita il movimento naturale del dente. Tuttavia, questo materiale è chimicamente inerte e liscio, il che lo rende notoriamente difficile da incollare saldamente al dente. Se il legame fallisce, l'intera ricostruzione può allentarsi o cadere. La sfida, quindi, è trovare un modo per far aderire saldamente questo materiale scivoloso e moderno senza danneggiarlo o usare sostanze chimiche aggressive che potrebbero nuocere al paziente.

I ricercatori si sono posti l'obiettivo di risolvere questo problema testando una tecnica chiamata trattamento con plasma non termico. Immaginate un fascio di energia invisibile che può pulire e alterare chimicamente una superficie senza generare calore. Bombardando la superficie dei perni polimerici con diversi tipi di gas in questo stato di energia, il team sperava di creare una superficie su cui il cemento resinoso potesse aggrapparsi saldamente. Hanno testato tre gas specifici: aria ordinaria, ossigeno puro e azoto. L'obiettivo era vedere se questo processo potesse trasformare la superficie liscia e non adesiva del perno in qualcosa a cui la colla potesse aggrapparsi, e determinare quale gas funzionasse meglio.

Per trovare la risposta, il team ha preso quaranta denti umani che erano stati estratti per altri motivi e li ha preparati per ricevere questi perni. Hanno utilizzato un computer per progettare e fresare quaranta perni personalizzati da blocchi del materiale polimerico, assicurandosi che ognuno si adattasse perfettamente allo spazio preparato. Questi perni sono stati poi divisi in quattro gruppi. Un gruppo non ha ricevuto alcun trattamento, fungendo da base di confronto. Gli altri tre gruppi sono stati trattati con uno dei tre gas utilizzando il dispositivo a plasma. Dopo aver trattato le superfici, i ricercatori hanno cementato i perni nei denti utilizzando una colla dentale standard e hanno atteso una settimana affinché tutto si fissasse. Hanno poi tagliato i denti in sezioni sottili per testare quanto fosse difficile spingere fuori i perni, misurando la forza necessaria per rompere il legame a diverse profondità all'interno della radice.

I risultati sono stati chiari e decisivi. I perni non trattati resistevano con una forza media di circa 8,00 megapascal, una misura di pressione. Ogni singolo gruppo che ha ricevuto il trattamento al plasma ha tenuto significativamente meglio. I perni trattati con aria o ossigeno richiedevano circa 13,35 e 13,42 megapascal rispettivamente per essere rimossi. Tuttavia, i perni trattati con azoto sono stati i migliori in assoluto, richiedendo una forza media di 18,19 megapascal per rompere il legame. Ciò significa che il trattamento con azoto ha reso i perni quasi due volte più forti di quelli non trattati. I ricercatori hanno anche scoperto che la posizione del perno era importante; il legame era più forte vicino alla parte superiore del dente e diventava più debole man mano che il perno scendeva verso la punta della radice, indipendentemente dal trattamento utilizzato.

Osservando da vicino le superfici dei materiali sotto potenti microscopi, è emerso il motivo per cui il trattamento funzionava così bene. I perni non trattati avevano una superficie relativamente liscia con alcuni graffi dovuti alla lucidatura. I perni trattati con plasma, invece, mostravano minuscoli fori e una superficie più pulita, indicando che l'energia aveva scavato via strati microscopici. L'analisi chimica ha mostrato che il trattamento aveva cambiato la composizione superficiale, aggiungendo atomi di ossigeno e azoto e rimuovendo parte del carbonio. Questo spostamento chimico ha creato nuovi gruppi polari sulla superficie che potevano interagire più fortemente con la colla. Sebbene tutti i gas avessero migliorato la superficie, il trattamento con azoto ha creato un tipo specifico di gruppo chimico che sembrava formare una connessione particolarmente robusta con il cemento resinoso, spiegando perché avesse superato gli altri.

Lo studio ha anche esaminato come i materiali fallivano quando venivano separati. Nel gruppo non trattato, la colla semplicemente scivolava via dal perno, indicando un legame debole tra i due. Nei gruppi trattati, il cedimento avveniva solitamente tra la colla e il dente stesso, piuttosto che tra la colla e il perno. Questo spostamento è un segno cruciale di successo; significa che il legame tra il perno e la colla è diventato così forte che il punto debole dell'intero sistema si è spostato nella struttura del dente, non nell'interfaccia del materiale. Ciò suggerisce che il trattamento al plasma ha risolto con successo il problema dell'adesione per il polimero, rendendolo un'opzione molto più valida per la ricostruzione dentale.

Sebbene lo studio sia stato condotto in un ambiente di laboratorio controllato e non abbia testato come questi legami si sarebbero comportati nel corso di anni di masticazione o cambiamenti di temperatura, i risultati offrono una strada promettente. La ricerca dimostra che il plasma non termico, in particolare con l'azoto, può preparare efficacementamente questi avanzati perni polimerici per l'incollaggio. Trasformando un materiale difficile da far aderire in uno che tiene saldamente, questa tecnica potrebbe aiutare i dentisti a utilizzare questi perni flessibili e compatibili con il dente con maggiore fiducia, riducendo potenzialmente il rischio di fratture radicali e migliorando la longevità delle riparazioni dentali.