Analisi mediante Spettroscopia Raman di resine per applicazioni dentali = Raman spectroscopy for the characterization of composite materials for dental applications

Le resine composite dentali sono ampiamente utilizzate in odontoiatria restaurativa per eseguire le otturazioni, ossia per effettuare interventi restaurativi di tipo diretto che prevedono l’inserimento di materiale composito direttamente nella cavità dentale, senza la necessità di eseguire particolari preparazioni. L’evoluzione dei compositi per applicazioni in odontoiatria si basa sull’ottenimento di materiali di alta qualità, di facile utilizzo e altamente resistenti ad usura e frattura, che consentono di ridurre il rischio di carie secondarie, di frattura del dente e di formazione di lacune all’interfaccia dente/restauro. Per queste ragioni, alla fine degli anni ’90, sono state introdotte nuove tipologie di materiali, composte da una matrice in resina organica e da specifiche quantità di riempitivo, il quale favorisce un restauro con qualità estetiche migliori per la loro affinità con lo smalto dentale e consente un migliore grado di polimerizzazione. Appartengono a questa classe di compositi dentali, le resine Full-Body Bulk-Fill, le quali possiedono una elevata viscosità e possono essere polimerizzate in strati con spessore fino a 4 mm. Inoltre, sono state sviluppate resine fluide (Bulk-Fill Flowable), caratterizzate da una minore viscosità e che possono essere utilizzate per riempire cavità più complesse, difficilmente restaurabili con i materiali tradizionali. L’efficienza di questi nuovi materiali compositi è strettamente legata al grado di polimerizzazione, che ne influenza le proprietà meccaniche, quali modulo elastico, durezza, e la biocompatibilità. Un più alto grado di polimerizzazione implica non solo migliori proprietà fisiche, ma anche una minore eluizione, ovvero la fuoriuscita di monomeri non reagiti rimasti all’interno della resina, che potrebbero avere effetti sulla qualità del restauro. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è stato quindi la valutazione del grado di conversione di diverse resine composite, recentemente impiegate in odontoiatria restaurativa (Venus Diamond One, Tetric PowerFill, 3M Filtek One Bulk-Fill Restorative, Tetric PowerFlow e 3M Filtek Bulk-Fill Flowable Restorative) per il restauro di cavità di diversa profondità. Si è inoltre valutato il grado di invecchiamento della resina mediante prove di termociclaggio in grado di simulare l’esposizione alla cavità orale. Al fine di valutare il grado di conversione delle resine composite, è stata impiegata la spettroscopia Raman, che permette di caratterizzare il materiale investigato in modo non invasivo e non distruttivo. Grazie all’approccio impiegato e dai dati raccolti è stato possibile valutare il grado di conversione come rapporto tra picchi corrispondenti a specifiche vibrazioni molecolari, associate a legami che vengono modificati con il processo di polimerizzazione. Inoltre, per l’analisi dei dati è stato implementato un apposito algoritmo in ambiente Python, che si è rivelato efficace sia per rimuovere il segnale di fondo dagli spettri e sia per ottenere l’interpolazione dei dati con la distribuzione di Lorentz, per estrarre i dati utili al calcolo del grado di conversione. In conclusione, la spettroscopia Raman si è dimostrata una tecnica promettente per determinare il grado di conversione delle resine, consentendo di valutare le diverse prestazioni dei materiali analizzati.