Sviluppo e stampa 3D di resine bio-based per applicazioni odontoiatriche: caratterizzazione fisico-meccanica ed analisi FEM = Development and 3D Printing of Bio-Based Resins for Dental Applications: Physico-Mechanical Characterization and FEM Analysis

Negli ultimi anni, la crescente diffusione degli allineatori dentali trasparenti ha portato a un rilevante aumento del loro impatto ambientale, in quanto realizzati con materiali plastici non biodegradabili e derivanti da fonti non rinnovabili. L’obiettivo della tesi è stato quindi lo sviluppo e la caratterizzazione di una resina biobased e biodegradabile idonea alla realizzazione di allineatori dentali mediante tecnologia di stampa 3D, in particolare Vat Photopolymerization. La ricerca si è concentrata sull’individuazione di una formulazione in grado di combinare buone proprietà meccaniche, stabilità in ambiente fisiologico e compatibilità biologica, riducendo al contempo l’impatto ambientale rispetto ai materiali attualmente utilizzati per gli allineatori in commercio. Dopo una fase preliminare di ricerca e preparazione delle formulazioni, sono state condotte prove di curing depth per valutare la capacità del materiale di fotopolimerizzare, al variare dell’energia di esposizione della stampante, per individuare le condizioni ottimali di stampa per ottenere manufatti con elevata risoluzione. La formulazione selezionata, contenente resine biobased e diversi additivi, ha mostrato sia adeguate proprietà meccaniche ma anche un’eccellente trasparenza, requisito fondamentale per l’applicazione clinica come allineatore dentale. Sono state inoltre testate diverse formulazioni con differenti percentuali di fotoiniziatore, al fine di valutare l’influenza di tale parametro sul grado di reticolazione e sulla resa ottica del materiale. Gli allineatori sono stati stampati con una stampante 3D di tipo MSLA (Masked Stereolithography Apparatus) ad uso odontoiatrico e successivamente sottoposti a trattamento termico in forno saturo di azoto, eseguendo uno o due cicli di 15 minuti ciascuno, al fine di confrontare la loro influenza sulle proprietà meccaniche e strutturali tramite prove di trazione e analisi FTIR, rispettivamente. Sono stati inoltre effettuati test di biodegradabilità, esposizione in saliva artificiale e test di compostaggio. I test di biodegradabilità, condotti a 37 °C per 7, 14 e 28 giorni, non hanno mostrato fenomeni di degradazione significativa, confermando la stabilità del materiale a temperatura fisiologica e garantendo l’integrità del dispositivo durante l’utilizzo clinico. Oltre a tali prove, sono stati eseguiti anche test di degradazione accelerata a 58 °C per 14 e 28 giorni, finalizzati a valutare il comportamento del materiale in condizioni termiche più severe, analoghe a quelle utilizzate in impianto di compostaggio. In conclusione, i risultati ottenuti hanno dimostrato la fattibilità della produzione di allineatori dentali tramite stampa 3D utilizzando una resina biobased e biodegradabile, rappresentando una soluzione promettente per ridurre l’impatto ambientale del trattamento ortodontico e aprendo la strada a futuri sviluppi e ottimizzazioni del materiale.