Analisi al Microscopio Elettronico a Scansione degli Abutment degli Impianti Dentali Staccati da Restauri in Zirconia Monolitica Tramite Trattamento Termico: Uno Studio In Vitro

Abstract

Obiettivo: L'obiettivo di questo studio in vitro è presentare un protocollo di disincollaggio sviluppato per rimuovere una restaurazione in zirconia monolitica trattenuta da vite dal suo moncone in titanio, e per valutare microscopicamente l'integrità del moncone sia a livello protesico che di connessione.

Materiali e Metodi: Sono stati testati un totale di 30 campioni. Ogni campione consisteva in una restaurazione in zirconia monolitica incollata su un moncone in titanio. Sono state progettate e fabbricate cinque forme diverse. In modo casuale, un terzo dei monconi in titanio è stato sottoposto a un processo di anodizzazione. Successivamente, tutti i campioni di zirconia sono stati incollati ai monconi in titanio secondo un protocollo predefinito. Quarantotto ore dopo, i campioni sono stati disincollati secondo il protocollo sperimentale. I risultati sono stati valutati tramite un'ispezione visiva con un microscopio ottico, microscopia elettronica a scansione (SEM) e analisi della composizione chimica.

Risultati: Sono stati raccolti e analizzati visivamente trenta campioni. Sette campioni sono stati valutati casualmente tramite microscopia elettronica a scansione. In tutte le analisi, non sono stati riportati cambiamenti rilevanti. L'analisi della composizione chimica non ha mostrato cambiamenti nella struttura chimica del titanio.

Conclusioni: Gli abutment in titanio non alterano la struttura e le proprietà del materiale, non creando cambiamenti di fase o la formazione di ossidi tali da indurre fragilità. Sono necessari ulteriori studi clinici con periodi di follow-up più lunghi per confermare questi risultati preliminari.

Introduzione

La precisione all'interfaccia impianto-abutment è uno degli aspetti più importanti che influenzano il rimodellamento osseo marginale e il rischio di peri-implantite. Microfessure e perdite batteriche giocano un ruolo importante nelle reazioni infiammatorie peri-implantari e nella successiva perdita di osso di supporto per ripristinare la larghezza biologica fisiologica. L'abutment definitivo posizionato all'inserimento dell'impianto e non rimosso sembra essere un approccio protesico efficace per ridurre il rimodellamento osseo marginale fisiologico. Tuttavia, negli ultimi decenni, le restaurazioni implantari a vite hanno guadagnato popolarità grazie alla loro ritenzione prevedibile, recuperabilità e assenza di cemento sub-gengivale potenzialmente trattenuto. Quest'ultimo punto è diventato molto importante a causa della tendenza a posizionare gli impianti subcrestali.

Il posizionamento degli impianti guidato protesicamente è cruciale per il successo a lungo termine del trattamento, consentendo agli impianti di essere installati nella posizione e nella profondità mesio-distale e bucco-linguale più accurate. Alcuni studi non mostrano differenze cliniche nel posizionare gli impianti a 0,5 mm o 1,5 mm subcrestali; pertanto, i clinici possono scegliere come preferiscono. Tuttavia, la profondità del posizionamento dell'impianto dovrebbe essere pianificata con attenzione per considerare l'osso disponibile e lo spessore dei tessuti molli, il tipo di impianto e il tipo e la forma della successiva ricostruzione protesica. Posizionare un impianto in una posizione subcrestale può avere un impatto positivo, specialmente nell'area estetica, dove ottenere un profilo di emergenza armonioso è obbligatorio. Tuttavia, la posizione verticale dipende principalmente dal tipo di connessione. Gli impianti con connessione conica interna e switching della piattaforma all'interfaccia impianto-abutment hanno dimostrato di mantenere livelli ossei stabili su un periodo medio di follow-up di due anni quando posizionati subcrestalmente.

Grazie alla loro estetica, elevate proprietà meccaniche e biocompatibilità, le ceramiche di zirconia tetragonale stabilizzata con ittrio hanno guadagnato popolarità come materiale restaurativo preferito per corone singole supportate da impianti nell'area estetica, con tassi di sopravvivenza che variano tra il 90% e il 96% dopo periodi di osservazione di 5 e 10 anni, rispettivamente. Per queste ragioni e altre, le aziende di impianti commercializzano diverse opzioni protesiche per fornire restauri supportati da impianti a vite. Tra queste, gli abutment a base di titanio (TBA) o gli abutment a collegamento in titanio possono essere considerati opzioni di trattamento fattibili per il ripristino degli impianti dentali. Il restauro finale è una soluzione ibrida cementata-avvitata, estetica, composta da un restauro privo di metallo che è incollato all'esterno della bocca del paziente a un TBA originale. I principali vantaggi di questo approccio includono la sua recuperabilità, l'adattamento altamente preciso impianto-abutment (garantito dal produttore) e la personalizzazione del profilo di emergenza. Inoltre, lavorando su un flusso di lavoro completamente o semi-digitale, le soluzioni protesiche ibride comportano anche potenziali riduzioni nei costi di produzione rispetto al flusso di lavoro classico.

Per creare soluzioni protesiche ibride, le restaurazioni in zirconia monolitica o in porcellana fusa in zirconia (PFZ) sono progettate con l'ausilio di computer (CAD) e fabbricate con l'ausilio di computer (CAM) con un approccio semi-digitale o completamente digitale. Infine, le restaurazioni in zirconia vengono incollate in clinica su TBA, risultando in restaurazioni ibride cementate/retentive a vite. Questo approccio riduce qualsiasi processo infiammatorio dovuto ai residui di cemento nei tessuti peri-impiantari, mantenendo la loro recuperabilità. L'incollaggio può essere effettuato anche in un laboratorio dentistico in condizioni controllate; tuttavia, nel caso siano necessarie correzioni ceramiche maggiori (colore, punti di contatto, occlusione), il TBA deve essere disincollato dalla restaurazione ceramica prima di essere posizionato nel forno ceramico dentale a 370°C per cinque minuti. Inoltre, quando una restaurazione in zirconia viene disincollata, il cemento resinoso rimane aderente ad essa, e questo deve essere rimosso prima che la restaurazione possa essere ri-cementata. Nella letteratura, ci sono diversi articoli riguardanti i protocolli di incollaggio e la forza di ritenzione. Tuttavia, al momento della scrittura di questo manoscritto, e secondo la conoscenza degli autori, non ci sono manoscritti che riportano procedure di disincollaggio e il loro impatto sulla superficie degli abutment in titanio.

Lo scopo di questo studio in vitro è presentare un protocollo di disincollaggio sviluppato per rimuovere una restaurazione in zirconia monolitica a vite da un TBA e valutare microscopicamente l'integrità dell'abutment sia a livello protesico che di connessione impianto-abutment.

Materiali e Metodi

Un totale di 30 campioni è stato considerato per questa ricerca in vitro. Non è stato trovato alcuno studio simile nella letteratura. Per questo motivo, non è stata eseguita un'analisi a priori della dimensione del campione. Ogni campione consisteva in una restaurazione in zirconia monolitica (MZR) incollata su un TBA (Ti-link Abutment, Osstem Implant, Seoul, Corea del Sud). Tutte le MZR sono state progettate (progettazione assistita da computer, CAD) e fabbricate (produzione assistita da computer, CAM) in un laboratorio dentale in Italia utilizzando un protocollo standardizzato come raccomandato dal produttore (ST ML, UpCera Shenzhen Dental Technology Co. LTD., Nobil-Metal, Asti, Italia). La composizione percentuale dello zirconia utilizzato era ZrO₂ + HfO₂ + Y₂O₃ > 98%; Er₂O₃ < 1.0%; Fe₂O₃ < 0.3%; Pr₂O₃ < 0.2%; altri ossidi < 0.5%. Sono state progettate e fabbricate cinque forme diverse, rappresentanti le possibili variabili cliniche estreme (Tabella 1 e Figura 1). I principali dati fisici sono riportati nella Tabella 2.

In modo casuale, un terzo (10 su 30) dei TBA è stato sottoposto a un processo di anodizzazione in un bagno di anodizzazione riscaldato a 20°C con una soluzione di 10 g di fosfato trisodico (TPS) in 500 millilitri (mL) di acqua distillata sotto una densità di corrente di 5 mA × cm−2 a causa di un potenziale di anodizzazione stabilizzato di 65 V (anodizzatore in titanio, Artiglio S.n.c., Parma, Italia). Il processo di anodizzazione ha portato alla formazione di uno strato di ossido di colore oro con uno spessore di circa 120 µm in 30 s. Successivamente, tutti i campioni di zirconia sono stati legati ai TBS secondo un protocollo ben noto (Tabella 3), come segue.

Il nastro Teflon è stato utilizzato per sigillare il foro della vite. Successivamente, gli MZRs sono stati incollati al TBA utilizzando il cemento resinoso PANAVIA SA (SA Cement Universal, Kuraray Noritake). È stato utilizzato un gel inibitore dell'ossigeno (gel Oxyguard II, Kuraray Noritake, Milano, Italia) per consentire una polimerizzazione completa. Inizialmente, è stata eseguita una rapida polimerizzazione di 5 s (Valo, Ultradent, Salt Lake City, UT, USA). Dopo la rimozione del cemento in eccesso, i campioni sono stati posti in una luce di polimerizzazione da laboratorio dentale e polimerizzati per 5 min. Infine, i campioni sono stati puliti e lucidati (Figura 2).

Quarantotto ore dopo, i campioni sono stati disincollati secondo il protocollo sperimentale riportato nella Tabella 4 e come precedentemente pubblicato.

Le TBA sono state rimosse dalle restaurazioni in zirconia utilizzando uno strumento personalizzato inserito all'interno del foro di accesso della vite di supporto (Figure 3 e 4).

Infine, tutti i TBA sono stati puliti secondo un protocollo stabilito (Tabella 5), ispezionati con il microscopio ottico e analizzati tramite SEM.

Le analisi SEM sono state eseguite in due centri, un centro pubblico a Varsavia (Università Tecnica di Varsavia, Varsavia, Mazovia, Polonia) e un altro centro privato a Villafranca d’Asti, Italia (R&D Nobil Metal SpA). Tutti i dati raccolti sono stati analizzati presso il Dipartimento di Medicina, Chirurgia e Farmacia, Università di Sassari, Italia.

Risultati

Tutti i MZRs e i TBAs sono stati sottoposti a un'ispezione visiva con un microscopio ottico con diverse ingrandimenti (fino a 40× valore di ingrandimento, stereomicroscopio Leica MS5, Leica, Milano, Italia) per valutare la risposta della zirconia al protocollo di distacco applicato, come frattura e/o crepa microscopica.

In modo casuale, 2 su 10 TBAs anodizzati e un nuovo TBA in titanio (usato come controllo) sono stati esaminati tramite microscopia elettronica a scansione (SEM) utilizzando un SEM Zeiss EVO 10 (R&D Nobil Metal SpA, Italia) operato a 20 kV per valutare qualsiasi tipo di differenza microscopica dal campione di prova.

In modo casuale, 5 su 20 TBAs non anodizzati (test) e un nuovo TBA (usato come controllo) sono stati esaminati tramite microscopia elettronica a scansione (SEM) utilizzando un SEM Hitachi SU70 operato a 30 kV per valutare qualsiasi tipo di differenza microscopica dal campione di prova.

L'analisi della composizione chimica di tutti i campioni analizzati (TBA di test e di controllo) è stata eseguita mediante una sonda EDS (Bruker—XFlash Detector, R&D Nobil Metal SpA, Italia) integrata nel SEM Zeiss EVO 10 (R&D Nobil Metal SpA, Italia).

Risultati

Dopo la procedura di distacco, tutti i MZR e i TBA sono stati ispezionati visivamente con un stereomicroscopio. Tutti i campioni sono stati distaccati secondo il protocollo sopra menzionato. Successivamente, si è constatato che tutti i MZR erano privi di complicazioni, come fratture o linee di crepa, indipendentemente dalle forme. La Figura 5 mostra una vista generale dei due TBA: sul lato sinistro, il pezzo è in una condizione iniziale, e il lato destro mostra i TBA dopo le procedure descritte. La differenza di colore tra questi due è facilmente individuabile. La condizione iniziale mantiene l'aspetto tipico del titanio, mentre il secondo è diventato giallo. Questo è un risultato atteso, poiché, durante l'esposizione al calore a 370°C, si crea uno strato di ossido sulla superficie del titanio.

Poiché non sono stati trovati danni sotto analisi stereomicroscopica, i campioni sono stati sottoposti direttamente all'ispezione SEM. Maggiori dettagli possono essere trovati nelle immagini SEM presentate nella Figura 6a–d. Una parte conica dei TBA è confrontata nella Figura 6a,b. Come si può notare, il contrasto sulla parte dopo l'esposizione termica è visibilmente meno prominente, il che potrebbe essere correlato a una minore conducibilità del campione o alla presenza di uno strato molto sottile, che può ostacolare la fuoriuscita di elettroni secondari durante le osservazioni. Entrambe le caratteristiche possono essere collegate alla presenza di uno strato di ossido stabilito durante l'esposizione termica del TBA. Un ingrandimento maggiore del TBA nella sua condizione iniziale rivela i modelli del processo di fabbricazione—la lavorazione. La cementazione e la rimozione della zirconia non hanno cambiato quei modelli, come si vede nella Figura 6d, ma si possono notare alcune lievi modifiche sulla superficie. Risultati simili sono stati trovati per i TBA anodizzati rispetto al controllo e al nuovo abutment in titanio (Figura 7).

L'analisi della composizione chimica (grafico della Spettroscopia a Raggi X a Dispersione di Energia [EDS]) non ha mostrato differenze tra i gruppi di test e di controllo (Figura 8).

Discussione

Questo studio in vitro è stato sviluppato per valutare microscopicamente l'effetto di un protocollo di distacco applicato per rimuovere una restaurazione in zirconia monolitica trattenuta da vite dal suo TBA. A conoscenza dei autori, al momento della scrittura di questo articolo, non ci sono studi comparabili. Pertanto, è impossibile confrontare i risultati della presente ricerca con altri studi.

Una delle caratteristiche più importanti di una restaurazione supportata da impianti è la sua recuperabilità, che potrebbe essere necessaria per complicazioni dell'impianto. Le restaurazioni in ceramica monolitica soddisfano la necessità di ricostruzioni estetiche adeguate e riducono il rischio di scheggiature della porcellana. Tuttavia, alcune complicazioni, come il allentamento delle viti, possono ancora essere osservate. Inoltre, il contatto interprossimale potrebbe andare perso nei siti implantari, aumentando il rischio di malattia parodontale. I TBA sono stati introdotti per superare il rischio di frattura dell'abutment delle restaurazioni in zirconia monopezzo, consentendo un collegamento ibrido (cementato e trattenuto da vite), un forte legame tra gli impianti e le restaurazioni in zirconia monolitica, e infine fornendo un risultato estetico favorevole a lungo termine e soddisfazione del paziente. Le restaurazioni in zirconia monolitica incollate sui TBA possono essere facilmente recuperate dalla bocca del paziente; tuttavia, deve essere applicato un protocollo rigoroso, come quello presentato in questa ricerca.

Nello studio presente, i campioni analizzati sono stati portati a una temperatura massima di 37°C seguendo parametri standardizzati evitando la cosiddetta "fase di rilascio dello stress". Questo previene cambiamenti strutturali solitamente ottenuti dal titanio a temperature più elevate. Nel presente studio, le osservazioni al microscopio stereografico e SEM mostrano la formazione di ossidi a causa dei cambiamenti di colore della superficie in giallo (vedi Figura 6). Da un punto di vista materiale, il processo di disgiunzione non ha cambiato le proprietà così come le dimensioni dei TBA. Il collegamento dell'impianto è privo di qualsiasi cambiamento. Inoltre, la parte in cui la corona è stata cementata ha subito alcune piccole ma irrilevanti modifiche.

La formazione di ossido di titanio ad alte temperature è un fatto ben noto, ed è stato riscontrato che è influenzato dalla temperatura di ricottura. L'ossidazione si verifica a causa dell'alta reattività del titanio con l'ossigeno nell'aria, anche a temperatura ambiente. La morfologia superficiale e le proprietà strutturali ed elettriche dei film di TiO₂ sono influenzate dalla temperatura di ricottura. È stato osservato che quando la temperatura di ricottura aumenta fino a 900°C, la dimensione dei cristalliti di TiO₂ aumenta. Tuttavia, a circa 300° C, i film di TiO₂ cristallizzano nella fase anatase con scarsa cristallinità. Nello stesso studio, i valori calcolati della dimensione dei cristalliti erano inferiori a 30 nm. Ciò significa che la parte di connessione dovrebbe essere fino a 30 nanometri più grande rispetto al TBA di controllo. Tuttavia, questo è un processo trasformativo che non dovrebbe influenzare le dimensioni complessive dei TBA. Inoltre, secondo la letteratura, questo potrebbe essere clinicamente irrilevante. È stato dimostrato che discrepanze superiori a 10 µm portano a microperdite e micromovimenti che consentono l'infiltrazione batterica e risultati meccanici, come il allentamento delle viti. Un segno di ossidazione è la decolorazione dovuta a uno strato fragile arricchito di ossigeno vicino alla superficie (Alpha Case), che potrebbe essere dannoso per le proprietà meccaniche dei campioni.

La principale limitazione della presente ricerca è la natura in vitro dello studio. Inoltre, sebbene siano stati fabbricati e analizzati visivamente 30 campioni, solo 7 su 30 campioni sono stati valutati casualmente con SEM. Tuttavia, tutti e cinque i campioni scelti casualmente hanno mostrato gli stessi risultati, non giustificando quindi ulteriori test. Inoltre, i modi di fallimento non sono stati registrati e non è stata condotta alcuna valutazione algoritmica per l'analisi statistica. Per questi motivi, i dati devono essere interpretati con cautela. Tuttavia, i benefici di questa ricerca possono essere applicati in diversi campi dell'odontoiatria implantare, inclusa la riabilitazione protesica su impianti.

Sebbene non siano stati eseguiti test meccanici o clinici, le principali considerazioni cliniche sono che i TBA potrebbero essere riutilizzati nello stesso paziente dopo il distacco in quei casi in cui è stato applicato il protocollo pubblicato. Tuttavia, gli autori ritengono che i TBA dovrebbero essere incollati in poltrona dopo la prova clinica, per evitare la necessità di distacco.

Conclusioni

Alla luce di quanto osservato dall'analisi SEM, il trattamento effettuato sugli abutment a base di titanio sembra non alterare la struttura e le proprietà del materiale né creare cambiamenti di fase o la formazione di ossidi che inducano fragilità. Secondo questi risultati, gli abutment a base di titanio possono essere riutilizzati dopo il distacco. Sono necessari ulteriori studi clinici con tempi di follow-up più lunghi per confermare questi risultati preliminari.

Marco Tallarico, Łukasz Zadrożny, Nino Squadrito, Leonardo Colella, Maurizio Gualandri, Daniele Montanari, Gianantonio Zibetti, Simone Santini, Witold Chrominski, Edoardo Baldoni, Silvio Mario Meloni, Aurea Immacolata Lumbau e Milena Pisano

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