Tehnologii pentru tratamente de suprafata ale materialelor pentru bazele protetice

  CUPRINS:
1. Saliva. Salive artificiale. Adezivi protetici (coautor: Catalina Farcasiu) 15
1.1. Notiuni de anatomie a glandelor salivare 15
1.2. Proprietati chimice ale salivei 16
1.3. Proprietatile fizice ale salivei 21
1.4. Factori care influenteaza secretia salivara 23
1.5. Notiuni despre patologia secretiei salivare 26
1.6. Salive artificiale 29
1.7. Adezivi protetici 32

2. Variatiile dimensionale ale bazei protezei totale (coautor: Mihaela Pauna, Catalina Farcasiu) 36

3. Tehnici de modificare a suprafetelor protetice (coautor: Mihaela Pauna, Catalina Farcasiu) 44
3.1. Modificari ale compozitiei rasinice 44
3.2. Tratamente de suprafata cu diverse substante 45
3.3. Tratamente de suprafata prin depunere de Heatless Glass® 46
3.4. Tratamente de suprafata prin finisare chimica 47
3.5. Tratamente de suprafata prin sablare 49
3.6. Tratamente de suprafata prin actiunea plasmei 53

4. Premisele cercetarii experimentale 57
4.1. Factori fizici - definitii 57
4.2. Modele experimentale 61
4.3. Aspecte biologice 64

5. Evaluarea potentialului de modificare prin tratament cu plasma a rasinilor acrilice pentru baza protezelor (coautor: Gheorghe Dinescu) 67
5.1. Introducere 67
5.2. Obiectiv 68
5.3. Material 68
5.4. Metoda 69
5.4.1. Descrierea sursei de plasma 69
5.4.2. Descrierea sistemului de masurare a unghiului de contact 71
5.5. Rezultate 71
5.5.1. Spectroscopia optica de emisie 71
5.5.2. Determinarea temperaturii plasmei 72
5.5.3. Modificarea unghiurilor de contact 73
5.5.4. Mentinerea efectului in timp 74
5.5.5. Influenta mediului de pastrare 78
5.6. Discutii 80

6. Modificarea umectabilitatii materialelor pentru bazele protetice prin tehnica depunerii de plasma la presiune joasa sau prin sablare cu particule de Al2O3 (coautor: Gheorghe Dinescu) 82
6.1. Introducere 82
6.2. Obiectiv 83
6.3. Material 83
6.3.1. Materialele investigate 83
6.3.2. Salivele folosite in cercetare 85
6.4. Metoda 86
6.4.1. Tratamentul de suprafata prin sablare 86
6.4.2. Tratamentul de suprafata prin depunerea vaporilor de plasma (VDP) 87
6.4.3. Protocolul de igienizare a esantioanelor 89
6.4.4. Protocolul de masurare a umectabilitatii 89
6.4.5. Metoda de masurare a rugozitatii 90
6.5. Rezultate 92
6.5.1. Rezultate esantioane netratate 92
6.5.2. Rezultate esantioane tratate prin sablare cu Al2O3 de granulatie 110 microni 96
6.5.2.1. Corelatia tratamentului prin sablare cu particule de 110 microni si umectabilitatea cu saliva naturala 96
6.5.2.2. Corelatia tratamentului prin sablare cu particule de 110 microni si umectabilitatea cu saliva artificiala 98
6.5.3. Rezultate esantioane tratate prin sablare cu particule Al2O3 de 250 microni 101
6.5.3.1. Corelatia tratamentului prin sablare cu particule de 250 microni si umectabilitatea cu saliva naturala 102
6.5.3.2. Corelatia tratamentului prin sablare cu particule de 250 microni si umectabilitatea cu saliva artificiala 103
6.5.4. Rezultate esantioane tratate prin depunere de plasma 105
6.5.4.1. Corelatia tratamentului prin depunere de plasma la presiune joasa si umectabilitatea cu saliva naturala 106
6.5.4.2. Corelatia tratamentului prin depunere de plasma la presiune joasa si umectabilitatea cu saliva artificiala 107
6.5.4.2. Mentinerea efectului in timp 108
6.5.5. Eficienta tratamentelor de suprafata aplicate 110
6.5.6. Modificarea rugozitatii esantioanelor acrilice tratate prin depunere de plasma 114
6.5.7. Dinamica unghiului de contact 116
6.6. Discutii 118

7. Masurarea in vivo a fortei de mentinere (dispozitivul TensoDentar) (coautor: Dan Mihai Stefanescu) 121
7.1. Introducere 121
7.2. Obiectiv 122
7.3. Material 123
7.4. Metoda 124
7.4.1. Sablarea cu particule de oxid de aluminiu de 110 microni 124
7.4.2. Depunerea de plasma la presiune joasa 124
7.4.3. Descrierea dispozitivului TensoDentar 125
7.4.4. Protocolul de efectuare a masurarilor 134
7.5. Rezultate 135
7.5.1. Calcularea eficientei tratamentelor de suprafata 135
7.5.2. Analiza statistica a datelor 139
7.5.3. Determinarea suprafetelor de contact muco-protetice 141
7.6. Discutii 143

8. Efectele imersiei materialelor pentru bazele protetice in saliva naturala si artificiala (coautor: Gheorghe Dinescu) 145
8.1. Introducere 145
8.2. Obiectiv 145
8.3. Material si metoda 146
8.4. Rezultate 146
8.6. Discutii 148

9. Sinteza rezultatelor, concluzii si directii de cercetare (coautor: Mihaela Pauna, Catalina Farcasiu) 150
9.1. Sinteza rezultatelor 150
9.2. Concluzii 152
9.3. Directii de cercetare 153
Bibliografie 155
  PREZENTARE:
Editor si autor - Alexandru-Titus Farcasiu

Coautori: Gheorghe Dinescu, Mihaela Pauna, Dan Mihai Stefanescu, Catalina Farcasiu

DESPRE AUTORI:

Dan Mihai STEFANESCU este absolvent al Facultatii de Electronica si Telecomunicatii, sectia Electronica Aplicata (1969), master in Analiza Experimentala a Tensiunilor Mecanice (1983) si doctor cum laude in Inginerie Electrica (1999), toate aceste titluri fiind obtinute in cadrul Institutului Politehnic din Bucuresti. Fost cercetator principal la Laboratorul de Tehnici de Masurare si apoi responsabil pentru Metrologie si Instrumentatie la Institutul National pentru Cercetari Aerospatiale (INCREST) din Bucuresti. A beneficiat de o bursa postdoctorala NATO la Universitatea Twente din Enschede (Olanda) si a lucrat cate un an la Institutele Metrologice Nationale din Coreea de Sud si Taiwan. In prezent este senior consultant in cadrul Societatii Romane de Masurari. Dr. ing. Dan Mihai Stefanescu este membru al Verband Deutscher Electrotechniker (1987), al American Society for Experimental Mechanics (1989) si reprezentant al Romaniei la IMEKO (Confederatia Internationala a Masurarilor) din 1988. Tematica sa preferata cuprinde masurarea electrica a marimilor mecanice, standuri pentru incercari de materiale si proceduri metrologice pentru traductoare multicomponente. Este autorul tratatului Handbook of Force Transducers, publicat de Springer Verlag in 2011.

Gheorghe DINESCU este cercetator stiintific principal gradul I la Institutul National de Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiilor din Magurele, Bucuresti si profesor conducator de doctorat la Scoala Doctorala de Fizica, Universitatea din Bucuresti. Este absolvent al Facultatii de Fizica si a obtinut in cadrul Universitatii din Bucuresti titlurile de Master in Biofizica si Doctor in Fizica. A fondat si conduce in cadrul Institutului National de Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiilor grupul de cercetare „Procese in plasma, materiale si suprafete“. Este coeditor la trei volume, coautor la peste 150 de lucrari publicate in reviste stiintifice internationale, a prezentat peste 20 lectii invitate si seminarii la conferinte internationale sau universitati din strainatate. Tematica stiintifica abordata se refera la utilizarea plasmelor si proceselor din plasma pentru modificarea suprafetelor, sinteza materialelor nanostructurate si aplicarea lor in nanotehnolgie, elaborarea de surse de plasma cu functionare la presiune atmosferica si aplicarea lor in biomedicina si pentru protejarea mediului. Membru in numeroase comitete stiintifice ale conferintelor internationale din domeniu, membru al Societatii Europene de Fizica, al Societatii Internationale de Plasmochimie, presedinte al Sectiunii Fizica Plasmei a Societatii Romane de Fizica.

Mihaela PAUNA este profesor universitar, sef al Disciplinei de Protezare partiala mobilizabila din cadrul Facultatii de Medicina Dentara, U.M.F. „Carol Davila“ Bucuresti si profesor asociat al Facultatii de Medicina Dentara din Craiova, Disciplina de Reabilitare mobilizabila cu sprijin implantar. Este medic primar in Stomatologie Generala si Protetica Dentara dupa ce a parcurs, in cele aproape patru decenii de practica stomatologica, toate treptele de specializare profesionala. De mai bine de 10 ani este conducator de doctorate in domeniul Medicinei Dentare. A fost director sau membru in colectiv in cadrul unor programe de cercetare legate de medicina dentara geriatrica si este expert pe termen lung POSDRU. Este autor si coautor pentru mai multe volume despre tratamentul edentatiei totale si partiale, precum si al numeroase articole stiintifice publicate in reviste nationale si internationale si sustinute la congrese de specialitate.

Alexandru-Titus FARCASIU este absolvent al Facultatii de Stomatologie (2001) si al Colegiului de Tehnica Dentara (1997) din cadrul Universitatii de Medicina si Farmacie „Carol Davila“ Bucuresti. Evolutia profesionala este marcata de atestarea ca medic primar in stomatologie generala si medic specialist in protetica dentara. Este Doctor in Medicina Dentara, specialitatea Protetica dentara. Sustine activitate didactica neintrerupta, incepand cu anul 2002, in cadrul Disciplinei de protezare partiala mobilizabila. Este participant la numeroase congrese, conferinte si cursuri de perfectionare nationale si internationale. Este autor sau coautor la articole publicate in reviste medicale si stiintifice romanesti sau de peste hotare.

Catalina FARCASIU este asistent universitar la Disciplina de Pedodontie din cadrul Facultatii de Medicina Dentara, U.M.F. „Carol Davila“ Bucuresti, institutie unde a absolvit in anul 2001. Este medic primar in stomatologie generala, medic specialist in ortodontie si ortopedie dentofaciala, precum si supraspecialist in pedodontie. Este autoare a numeroase articole de cercetare in publicatii nationale si internationale. A urmat numeroase cursuri de specializare in domeniul ortodontiei. A participat ca membru in proiecte de cercetare in colaborare cu catedra de bioinginerie si biotehnologie din cadrul Universitatii „Politehnica“ din Bucuresti.
  PREFATA:
Pierderea tuturor dintilor naturali poate reprezenta o tragedie emotionala individuala si chiar o stigma sociala pentru individ. Singura metoda non-invaziva de tratament disponibila si recunoscuta este proteza totala. Aceasta reprezinta, in comparatie cu dintii naturali, un substitut de multe ori insuficient din punctul de vedere al pacientului. Mai mult, atunci cand mentinerea protezelor este insuficienta, pacientul este supus unui adevarat handicap fizic, unui disconfort psihic, victima a oprobriului public, datorita lipsei de restaurare a functiilor aparatului dento-maxilar. In vederea refacerii acestora, mentinerea constituie o conditie sine qua non pentru succesul terapiei clasice prin proteze totale. In consecinta, atentia proteticianului trebuie sa se orienteze catre buna cunoastere a fenomenelor fizice din cadrul sistemului proteza-saliva-mucoasa, catre posibilitatile clinice de imbunatatire a terapiei protetice cu ajutorul tehnicilor disponibile si, poate, catre noi cai de crestere a valorii protezarii in vederea cresterii calitatii vietii edentatului total.

In pofida celor peste o suta de ani in care mentinerea protezei totale a stimulat mediile stiintifice stomatologice, acest fenomen este mai putin descifrat si inteles decat multe altele. Una dintre cauzele acestei situatii este confuzia cronica in folosirea termenilor ce tin de fizica generala. O alta cauza este reprezentata de interactiunea dintre un corp solid, cu caracteristicile sale bine definite, un fluid de natura non-newtoniana (cu proprietati de curgere variabile in functie de timp, la care nu se poate defini un coeficient constant de vascozitate) si mucoasa orala, tesut moale al organismului, care ar trebui sa aiba proprietati viscoelastice complementare cu plasticizarea unui material ideal pentru baza protezelor (Lacoste-Ferre, 2011).

Mai mult, complexitatea sistemului real este data si de combinarea fenomenelor statice cu cele dinamice ce survin in momentul aplicarii fortelor asupra protezei. Tensiunea superficiala a salivei este responsabila de medierea pe durata aspectelor statice, greutate care coboara pe umerii vascozitatii salivare atunci cand sistemul este supus unei forte exterioare. Multe dintre modelele algebrice introduse de diferiti autori de-a lungul timpului au creat confuzie prin folosirea incorecta a dimensiunilor fizice si, chiar atunci cand exprimarea a fost corecta, aceste modele nu au reprezentat decat raportarea unor marimi fizice intre ele. Trebuie retinut acest caracter orientativ sustinut si de lipsa de concordanta cantitativa cu studiile experimentale publicate de-a lungul timpului.

Din punct de vedere istoric, trecerea de la mentinerea mecanica la cea non-mecanica a dus, inevitabil, la sfarsitul secolului al XVIII-lea, la incercari de explicare si mai buna intelegere a fizicii fenomenelor observate in practica. Primul citat istoric in tema provine de la Gardette (1800) (citat de Lufkin, 1948, Hoffmann si Axthelm, 1981, Murray, 1989) care, conform cu spusele fiului sau, a adaptat un set de proteze fara arcuri care, spre uimirea sa, se mentineau pe campul protetic si erau functionale, autorul sugerand ca „de succiunea sau presiunea atmosferica depinde, de acum inainte, rezolvarea cazurilor de acest fel“. Ames (1885) aminteste primul de adeziune si atractie capilara, dar considera presiunea atmosferica de prim ordin in mentinerea protezelor totale. Totodata, Ames citeaza metoda lui Holbrook de a „decupa din amprenta acolo unde falca este tare si din model acolo unde falca este moale“. Ames este primul care aminteste de inchiderea periferica si, desi interpretarea lui nu este cea mai corecta, principiul acesteia, asa cum este cunoscut azi, ii este atribuit.

Plasarea mecanismului mentinerii in cadrul unui model teoretic ii este atribuit lui Stanitz (1948), dar exista autori care propun modelul placilor de sticla inaintea acestuia (Schulze, 1921; Cox, 1926). Acesta din urma aduce in discutie notiunile de adeziune si coeziune, considerand neimportanta presiunea atmosferica. Cox este implicat, alaturi de Wilson (1917), in evidentierea mentinerii musculare prin modelarea cunoscuta a versantilor protetici astfel incat muschii sa exercite presiuni benefice mentinerii. Page (1941) considera ca unic mijloc de mentinere tensiunea superficiala, negand importanta inchiderii periferice, promovand in acelasi timp subextinderea marginilor protezelor.

Cercetarea proprietatilor suprafetei s-a dezvoltat dupa introducerea polimetil-metacrilatului in uzul curent, moment in care s-a pus problema studiilor comparative. Ostlund (1947) este initiatorul unor cercetari privind efectul tensiunii superficiale si vascozitatii.

Evaluarea clinica a mentinerii isi are punctul de plecare in anii `40 - `50, Skinner, Campbell si Chung fiind autorii primului studiu in vivo legat de mentinerea protezei totale. Mentinerea salivara isi are ca primi investigatori pe Ostlund (1954) si Roydhouse (1954), ambii investigand rolul mucinelor salivare in mentinerea protezelor prin studii farmacologice, dar avand rezultate contradictorii. Problema grosimii filmului salivar este initiata de Giglio, Lace si Arden (1962) si continuata de Kawazoe si Hamada (1978), autori care constata ca volumul salivar este optim atunci cand proteza este presata pe camp prin forta de masticatie.

Studiile asupra umectabilitatii pornesc de la Roydhouse (1960), Craig, Berry si Peyton (1960) si Giglio, Lace si Arden (1962) care constata modificarea suprafetelor protetice dupa expunerea la saliva consecutiv „depunerii unui strat proteic“ care permite reducerea unghiului de contact. Gesser si Castaldi (1971) propun primul tratament cu radicali liberi polari, precursorul tratamentelor cu plasma. Aceste nume constituie punctele de plecare in studiul mentinerii protezelor totale, reprezentand repere pentru orice cercetare in domeniu. Tehnicile moderne de tratamente de suprafata sunt descrise pe larg in partea generala.

Mentinerea protezelor totale trebuie inteleasa acum ca depinzand de tensiunea superficiala si vascozitatea salivei, in raport invers proportional cu grosimea filmului salivar si direct dependenta de suprafata, perimetrul de contact si unghiul de contact dintre saliva si proteza.

Modelele matematice ne arata dependenta fortei de mentinere de deplasarea filmului salivar la nivelul liniei de contact consecutiv aplicarii unei forte de dislocare. Acest fapt ne pune in vedere realizarea unor modificari ale materialului din care este realizata proteza in vederea cresterii hidrofiliei acestuia, insotita de o umectabilitate mai buna. Hidrofilia poate fi imbunatatita prin mijloace mecanice sau chimice. Sablarea reprezinta principalul mijloc mecanic de imbunatatire a umectabilitatii, mijloc prin care se creeaza o serie de denivelari ce „incurajeaza“ saliva sa se insere la acest nivel, avand ca rezultat scaderea unghiului de contact si cresterea umectabilitatii. Tratamentele non-invazive interactioneaza cu substratul prin reactii chimice fara efecte adverse (cresterea rugozitatii suprafetei) crescand energia substratului prin inglobarea de grupari cu continut de oxigen.

Considerand ca esentiale principiile de realizare unanim acceptate ale protezelor totale, principii fara de care succesul protetic sta sub semnul intrebarii, studiul de fata de refera strict la relatia filmului salivar cu proteza, aceasta relatie fiind singura ce poate fi modificata in sensul imbunatatirii mentinerii protezelor. Fluxul salivar este afectat de o intreaga paleta de factori, fiziologici si patologici, la care se supraadauga involutia tisulara inerenta varstei, situatie ce creste semnificatia imbunatatirii proprietatilor de suprafata ale substratului solid.

Rezultate despre evaluarea eficientei in vivo a sablarii au fost publicate in literatura. Evaluarea efectului plasmei, in aceleasi conditii, reprezinta o alta premiera, realizandu-se comparativ cu tratamentul prin sablare. Spre deosebire de studiile anterioare, conjugarea traductoarelor electrotensometrice rezistive sensibile la stress cu prelucrarea digitala a inregistrarilor sunt aspecte moderne si importante ce pot avea utilizare si in alte tipuri de studii.

Prof. univ. dr. Mihaela PAUNA
  CUVINTE CHEIE: