I materiali da rivestimento per i framework protesici dentali

Secondo il Glossary of Prosthodontic Terms (GPT), una protesi dentale è definita come “una sostituzione artificiale di uno o più denti (fino all’intera dentatura di entrambe le arcate) con le strutture dentali/alveolari associate; le protesi dentali sono poi suddivisibili in protesi dentali fisse o rimovibili” (1).

Una protesi dentale può essere fabbricata con un unico materiale, come le protesi mobili totali che vengono realizzate con polimetilmetacrilato o i restauri fissi monolitici (in zirconia, disilicato…) sia su denti che su impianti, oppure può essere assemblata da strutture di rinforzo o “framework”, rivestite da altri materiali più estetici (2).

Framework protesico dentale: definizione e funzioni dei materiali

Il GPT dà un’ampia e chiara definizione di framework, definendolo come “un reticolo interno incorporato o telaio strutturale utilizzato per supportare qualche altro oggetto. Il framework è la porzione scheletrica di una protesi attorno e sulla quale vengono fissate le restanti componenti protesiche. Per le protesi dentarie, il framework può essere costituito da un qualsiasi metallo o da una lega metallica o da materiali ceramici, con varie forme, che forniscono rigidità al manufatto. Tale struttura viene frequentemente utilizzata per supportare una protesi su denti naturali o su monconi implantari” (2).

I materiali da rivestimento, utilizzati per rivestire la superficie esterna dei restauri, devono possedere diverse funzioni (3):

• funzione estetica, perché rivestono la superficie esterna delle protesi;
• funzione meccanica, perché tutte le funzioni orali si esplicano in prima battuta su di loro;
• durabilità, in quanto devono garantire un utilizzo prolungato nel tempo in cavità orale;
• biocompatibilità, dal momento che sono i materiali con cui i tessuti intraorali del paziente vengono maggiormente a contatto;
• capacità di legame con i materiali da framework.

Le ceramiche dentali per il rivestimento del framework protesico

I materiali da rivestimento più conosciuti sono sicuramente le ceramiche; queste, grazie alle loro proprietà di traslucenza, alla loro bassissima interazione con la maggior parte dei liquidi, gas, alcali e acidi, e grazie alla loro stabilità nel tempo, resistenza e tenacia alla frattura, sono considerate d’elezione per le protesi definitive rivestite (4,5).

Le ceramiche ad uso dentale possono essere distinte in base alla loro composizione in:

• ceramiche vetrose contenenti riempitivi cristallini (feldspatiche);
• ceramiche a iniezione al disilicato di litio;
• ceramiche a riempitivo vetroso;
• ceramiche policristalline densamente sinterizzate (3).

Tecniche di applicazione delle ceramiche feldspatiche

Chiaramente le ceramiche utilizzate per il rivestimento dei framework sono le ceramiche feldspatiche, che vengono applicate per dare estetica ai restauri con framework metallici o di zirconio nella maggior parte dei casi (5,6).

Queste ceramiche vengono applicate a strati, a partire da quello opaco, più interno, che ha la funzione di mascherare il framework e danno l’effetto di traslucenza del dente naturale (3).

In questo senso risultano importanti le masse ceramiche (massa dentina e massa smalto) utilizzate dall’odontotecnico in fase di rivestimento, così come le tecniche di applicazione (7).

Pressatura a caldo e applicazione polvere/liquido

Queste ultime possono prevedere l’applicazione delle masse sul framework tramite pressatura a caldo o stratificazione di polvere/liquido, e, come descritto nella letteratura la tecnica di ceramizzazione del framework, possono influenzare la resistenza alla flessione e l’affidabilità dei restauri rivestiti (7,8).

In particolare, si è osservato che la pressatura a caldo fornisce una resistenza alla flessione significativamente più elevata per lo zirconio rivestito rispetto all’applicazione polvere/liquido probabilmente perché durante il processo stesso di pressatura a caldo e sottovuoto lo strato di ceramica vetrosa viene portato maggiormente a contatto con la struttura in zirconio (7,8).

Complicanze cliniche: il fenomeno del “chipping”

Questa resistenza alla flessione risulta essere molto importante se si pensa che la complicanza clinica più comune delle protesi rivestite è la scheggiatura o rottura del rivestimento ceramico (chipping), specialmente per quanto riguarda restauri con framework ceramici policristallini (9,10).

L’incidenza del chipping risulta essere invece più bassa per i restauri dentali fissi con framework metallici; questo avviene perché il legame covalente e intermolecolare che si forma tra lo strato di ossidi della lega metallica e l’opaco della ceramica sostiene e rinforza le proprietà meccaniche di resistenza a frattura del rivestimento (11).

La forza di legame del rivestimento

Questo tipo di legame non si forma ad esempio tra metallo e composito o tra metallo e polimetilmetacrilato, materiali che possono essere utilizzati come rivestimenti di protesi fisse su denti naturali o impianti (12).

Il ruolo di ruvidità, tecnica di fabbricazione e sabbiatura del framework

La forza di legame tra questi materiali sembra essere maggiormente dipendente dalla microritenzione del framework, e quindi dalla ruvidità superficiale, dalle microanfrattuosità piuttosto che da un legame chimico vero e proprio (13,14).

Processi come la sabbiatura del framework con specifiche particelle di alluminio possono decisamente aumentare la forza di legame (15).

In questo senso anche le tecniche di fabbricazione del framework possono giocare un loro ruolo (16). Ad esempio, per quanto concerne i framework metallici, metodiche additive di produzione, come selective laser melting ed electron beam melting, essendo caratterizzate da una maggior rugosità superficiale finale dei restauri grezzi, risultano più funzionali al legame con altri rivestimenti rispetto alle tecniche sottrattive (16,17).

L’utilizzo dei primer metallici

È bene dire che oggi esistono anche dei primer metallici costituiti per lo più da monomeri funzionali derivati dallo zolfo e più recentemente da monomeri fosfato idrofobi che mirano a formare un legame chimico diretto tra i metalli e le componenti delle resine opache.

Questi primer hanno dimostrato di aumentare la forza di legame tra diverse leghe metalliche (titanio, Cromo-Cobalto, Oro-Palladio) e le resine acriliche, specialmente quando vengono utilizzati in abbinamento a leghe nobili (13,14,18).

Queste forze sono particolarmente importanti soprattutto in relazione a strutture più elaborate, ad esempio framework su impianti estesi all’intera arcata.

Disegno del framework e macritenzione

Risulta inoltre molto importante, al di là delle proprietà dei singoli materiali, anche il disegno del framework, che deve essere progettato tenendo conto dello spazio da concedere al materiale da rivestimento per ottenere un’adeguata resistenza e resa estetica (19).

La macroritenzione del framework può essere aumentata mediante apposite progettazioni e disegni, andando ad esempio a disegnare una sottostruttura provvista di aree di sottosquadro o ritenzione (20–23).

L’influenza delle tecniche di rivestimento sul misfit implanto-protesico

Una questione importante da considerare, specialmente per quanto riguarda le protesi su impianti multipli, è l’influenza delle tecniche di rivestimento sul misfit implanto-protesico a livello della connessione (12,24).

La letteratura ha evidenziato come, sia i rivestimenti resinosi, che quelli ceramici, incrementano le discrepanze a livello della connessione impianto-abutment per ciò che concerne framework metallici, in titanio e soprattutto in zirconia (12,24,25).

Nella fattispecie, con riferimento ai framework in zirconia presinterizzata, l’effetto sul misfit sembra addirittura maggiore rispetto ai framework in cromo-cobalto e titanio (25); questo probabilmente sembra essere conseguenzadel processo di sinterizzazione che anche da solo potrebbe causare la distorsione di framework estesi (26).

Prospettive cliniche e tecniche dei materiali da rivestimento del framework

Continua ad essere quindi un capitolo aperto quello dei materiali da rivestimento; sono ancora oggetto di investigazione, infatti, le più specifiche implicazioni cliniche e tecniche che l’applicazione di questi materiali comporta.

Inoltre, il campo della scienza dei materiali dentari si è evoluto molto rapidamente negli ultimi anni e con le tecnologie di stampa 3D sembra essere destinato ad una ancor più rapida espansione.

Saranno quindi necessari ulteriori studi e ricerche atti a convalidare nuove tecniche e materiali da rivestimento, in relazione alle differenti tipologie di framework.

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Bibliografia

1. The Glossary of Prosthodontic Terms. The Journal of Prosthetic Dentistry. 2017 May;117(5):C1-e105.
2. Shillinburg HT, et al. Fundamentals of fixed prosthodontics. Quintessence Publishing Company, 1997.
3. Anusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Phillips’ science of dental materials. 12th edition. Elsevier Health Sciences; 2012. 492–494 p.
4. Lopez-Suarez C, Tobar C, Sola-Ruiz MF, Pelaez J, Suarez MJ. Effect of Thermomechanical and Static Loading on the Load to Fracture of Metal-Ceramic, Monolithic, and Veneered Zirconia Posterior Fixed Partial Dentures. J Prosthodont. 2019 Feb;28(2):171–8.
5. Ortensi L, Grande F, Testa C, Balma AM, Pedraza R, Mussano F, et al. Fracture strength of 3-units fixed partial dentures fabricated with metal-ceramic, graphene doped PMMA and PMMA before and after ageing: An in-vitro study. Journal of Dentistry. 2024 Mar;142:104865.
6. Ambré MJ, Aschan F, von Steyern PV. Fracture Strength of Yttria-Stabilized Zirconium-Dioxide (Y-TZP) Fixed Dental Prostheses (FDPs) with Different Abutment Core Thicknesses and Connector Dimensions. Journal of Prosthodontics. 2013;22(5):377–82.
7. Lin WS, Ercoli C, Feng C, Morton D. The Effect of Core Material, Veneering Porcelain, and Fabrication Technique on the Biaxial Flexural Strength and Weibull Analysis of Selected Dental Ceramics. Journal of Prosthodontics. 2012;21(5):353–62.
8. Aboushelib MN, de Kler M, van der Zel JM, Feilzer AJ. Effect of veneering method on the fracture and bond strength of bilayered zirconia restorations. Int J Prosthodont. 2008;21(3):237–40.
9. Beuer F, Edelhoff D, Gernet W, Sorensen JA. Three-year clinical prospective evaluation of zirconia-based posterior fixed dental prostheses (FDPs). Clin Oral Investig. 2009 Dec;13(4):445–51.
10. Roediger M, Gersdorff N, Huels A, Rinke S. Prospective evaluation of zirconia posterior fixed partial dentures: four-year clinical results. Int J Prosthodont. 2010;23(2):141–8.
11. Pjetursson BE, Sailer I, Makarov NA, Zwahlen M, Thoma DS. All-ceramic or metal-ceramic tooth-supported fixed dental prostheses (FDPs)? A systematic review of the survival and complication rates. Part II: Multiple-unit FDPs. Dental Materials. 2015 Jun;31(6):624–39.
12. Revilla-León M, Pérez-López J, Barmak AB, Raigrodski AJ, Rubenstein J, Galluci GO. Implant-Abutment Discrepancy Before and After Acrylic Resin Veneering of Complete-Arch Titanium Frameworks Manufactured Using Milling and Electron Beam Melting Technologies. J Prosthodont. 2022 Mar;31(S1):88–96.
13. Choo SS, Huh YH, Cho LR, Park CJ. Effect of metal primers and tarnish treatment on bonding between dental alloys and veneer resin. The Journal of Advanced Prosthodontics. 2015 Oct;7(5):392.
14. Matsumura H, Yanagida H, Tanoue N, Atsuta M, Shimoe S. Shear bond strength of resin composite veneering material to gold alloy with varying metal surface preparations. The Journal of Prosthetic Dentistry. 2001 Sep 1;86(3):315–9.
15. Zandinejad A, Khanlar LN, Barmak AB, Tagami J, Revilla-León M. Surface Roughness and Bond Strength of Resin Composite to Additively Manufactured Zirconia with Different Porosities. J Prosthodont. 2022 Mar;31(S1):97–104.
16. Schweiger J, Edelhoff D, Güth JF. 3D Printing in Digital Prosthetic Dentistry: An Overview of Recent Developments in Additive Manufacturing. J Clin Med. 2021 May 7;10(9):2010.
17. Revilla-León M, Sadeghpour M, Özcan M. A Review of the Applications of Additive Manufacturing Technologies Used to Fabricate Metals in Implant Dentistry. Journal of Prosthodontics. 2020;29(7):579–93.
18. Koizumi H, Naito K, Ishii T, Yamashita M, Yoneyama T, Matsumura H. Adhesive bonding of Ti-6Al-7Nb alloy and component metals with acidic primers and a tri-n-butylborane initiated resin. J Adhes Dent. 2012 Jun;14(3):283–92.
19. O’Boyle KH, Norling BK, Cagna DR, Phoenix RD. An investigation of new metal framework design for metal ceramic restorations. The Journal of Prosthetic Dentistry. 1997 Sep 1;78(3):295–301.
20. Drago C, Howell K. Concepts for designing and fabricating metal implant frameworks for hybrid implant prostheses. J Prosthodont. 2012 Jul;21(5):413–24.
21. von Gonten AS, Medina T, Woolsey GD, Hill DR. Modifications in the design and fabrication of mandibular osseointegrated fixed prostheses frameworks. J Prosthodont. 1995 Jun;4(2):82–9.
22. Kamio S, Komine F, Taguchi K, Iwasaki T, Blatz MB, Matsumura H. Effects of framework design and layering material on fracture strength of implant-supported zirconia-based molar crowns. Clin Oral Implants Res. 2015 Dec;26(12):1407–13.
23. Staab GH, Stewart RB. Theoretical assessment of cross sections for cantilevered implant-supported prostheses. J Prosthodont. 1994 Mar;3(1):23–30.
24. Revilla-León M, Sánchez-Rubio JL, Pérez-López J, Rubenstein J, Özcan M. Discrepancy at the implant abutment-prosthesis interface of complete-arch cobalt-chromium implant frameworks fabricated by additive and subtractive technologies before and after ceramic veneering. J Prosthet Dent. 2021 May;125(5):795–803.
25. Yilmaz B, Alshahrani FA, Kale E, Johnston WM. Effect of feldspathic porcelain layering on the marginal fit of zirconia and titanium complete-arch fixed implant-supported frameworks. J Prosthet Dent. 2018 Jul;120(1):71–8.
26. Torabi K, Vojdani M, Giti R, Taghva M, Pardis S. The effect of various veneering techniques on the marginal fit of zirconia copings. The Journal of Advanced Prosthodontics. 2015 Jun 1;7(3):233–9.