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Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Publish Time: 2025-07-16 Origine: Sito
La tenacità di impatto del poli (metil metacrilato) (PMMA) nelle applicazioni dentali deriva dalla sua architettura molecolare e dai suoi meccanismi di dissipazione dell'energia. A livello molecolare, le catene PMMA sono costituite da unità di metil metacrilato rigide (MMA) con una libertà di rotazione limitata, contribuendo alla sua intrinseca fragilità. Tuttavia, le modifiche alla spina dorsale del polimero possono alterare questo comportamento. Ad esempio, la copolimerizzazione con esteri acrilici come butil acrilato (BA) introduce catene laterali flessibili che fungono da plastificanti interni, riducendo la temperatura di transizione del vetro (TG) di 5-10 ° C e migliorando la mobilità della catena. Ciò si traduce in un miglioramento del 20-30% della resistenza all'impatto, poiché i segmenti flessibili assorbono l'energia attraverso la deformazione localizzata prima della propagazione delle crepe.
Un altro fattore critico è la presenza di monomero residuo dopo la polimerizzazione. Gli studi dimostrano che il PMMA con contenuto di monomero residuo inferiore al 2% presenta una maggiore tenacità di impatto a causa della ridotta porosità e del miglioramento della catena. Le tecniche di cura avanzate, come la polimerizzazione assistita da microonde, ottengono livelli di monomero più bassi (0,5-1,0%) rispetto alla tradizionale indurimento del bagnomaria (1,5-2,5%), migliorando così la tenacità minimizzando la formazione del vuoto.
L'incorporazione della fibra è un metodo ben consolidato per migliorare la resistenza all'impatto di PMMA. Le fibre di vetro, con la loro alta resistenza alla trazione (2-4 GPa) e il modulo (70–80 GPa), sono particolarmente efficaci. Se collocate vicino alla superficie delle basi della protesi, le fibre di vetro aumentano la resistenza alla flessione del 40-60% e la resistenza all'impatto del 30-50%. Ciò è attribuito al trasferimento di stress dalla fragile matrice di PMMA alle fibre, che assorbono energia attraverso la fibra e il debonding.
L'orientamento delle fibre svolge anche un ruolo fondamentale. Le fibre unidirezionali si allinearono parallele alla direzione delle forze di impatto dimostrano prestazioni superiori rispetto alle fibre orientate a caso. Ad esempio, le basi della protesi rinforzate con le fibre di vetro unidirezionali del 10-15% (in volume) mostrano un aumento di 2,5 volte di resistenza all'impatto rispetto al PMMA non modificato.
Il trattamento superficiale delle fibre migliora ulteriormente l'adesione. Gli agenti di accoppiamento silano, come 3- (trimetossisilil) propil metacrilato (TMSPM), creano legami covalenti tra le fibre e la matrice PMMA, migliorando la resistenza al taglio interfacciale del 50-70%. Ciò riduce la probabilità di debond di fibra matrice sotto carichi di impatto, preservando così la tenacità del materiale.
I nanofiller offrono una strada promettente per migliorare la tenacità dell'impatto di PMMA senza compromettere le sue proprietà estetiche o di elaborazione. Le nanoparticelle di biossido di titanio (TiO₂), con diametri di 20-50 nm, sono ampiamente studiate per la loro capacità di aumentare la durezza e ridurre l'assorbimento dell'acqua. Se incorporate all'1% (in massa), le nanoparticelle TiO₂ aumentano la resistenza alla flessione del PMMA del 15-20% e la tenacità dell'impatto del 10-15%. Ciò è attribuito alla capacità delle nanoparticelle di impedire la propagazione della crepa inducendo microcracking e deflessione della crepa.
Le nanoparticelle di zirconia (Zro₂) presentano un potenziale ancora maggiore. Con un carico dello 0,5-1,0%, ZRO₂ aumenta la forza di impatto del PMMA del 25-35%, migliorando contemporaneamente la resistenza alla frattura del 20-30%. La trasformazione di fase di Zro₂ da tetragonale a monoclino sotto lo stress induce forze di compressione sulla punta della fessura, arrestando efficacemente la crescita della crepa.
I recenti progressi nella tecnologia in nanofibra hanno anche mostrato promesse. Nanofibre composite elettrospun polivinil pirrolidone (PVP)/Zro₂, se incorporate nel PMMA, aumentano la forza di flessione dell'83% e la flessione della flessione del 169%. L'elevato rapporto di aspetto delle nanofibre (100–500: 1) fornisce una superficie di ampio per il trasferimento di sollecitazione, mentre le particelle Zro₂ rafforzano l'interfaccia della matrice di nanofibra.
Il processo di produzione influenza significativamente la tenacità dell'impatto di PMMA. La cura tradizionale del bagno d'acqua, sebbene ampiamente utilizzata, si traduce spesso in sollecitazioni residue a causa del riscaldamento non uniforme. Ciò può portare al microcracking e alla ridotta tenacità. Al contrario, l'indurimento assistito a microonde raggiunge un riscaldamento uniforme, riducendo le sollecitazioni residue e migliorando la resistenza all'impatto del 10-15%.
Le tecniche di polimerizzazione ad alta pressione, come la cura dell'autoclave a 2-3 MPa, migliorano ulteriormente la durezza riducendo la porosità e aumentando l'entanglement della catena. Gli studi dimostrano che il PMMA-Cread Autoclave presenta una potenza di impatto più alta del 20-25% rispetto ai campioni convenzionalmente curati.
I trattamenti post-cura, come la ricottura a 80 ° C per 4 ore, alleviano le sollecitazioni interne e migliorano la stabilità dimensionale. Ciò si traduce in un aumento del 15-20% della tenacità di impatto, poiché il materiale diventa più resistente all'iniziazione e alla propagazione.
Nonostante i progressi significativi, le sfide rimangono nell'ottimizzazione della tenacità dell'impatto di PMMA. Un problema è il compromesso tra tenacità e rigidità. Mentre il rinforzo in fibra migliora la tenacità, spesso riduce il modulo del materiale, compromettendo potenzialmente la sua capacità di resistere alle forze occlusali. Il bilanciamento di queste proprietà richiede un'attenta ottimizzazione del contenuto e dell'orientamento del riempimento.
Un'altra sfida è la stabilità a lungo termine dei nanofiller. L'agglomerazione delle nanoparticelle nel tempo può ridurre la loro efficacia nel migliorare la tenacità. Le tecniche di modifica della superficie, come l'innesto di polimeri sulle superfici delle nanoparticelle, possono migliorare la dispersione e prevenire l'agglomerato, mantenendo così le prestazioni del materiale nel tempo.
La ricerca futura si concentra anche sullo sviluppo di riempitivi bioattivi che non solo migliorano le proprietà meccaniche, ma promuovono anche l'osseointegrazione. Ad esempio, incorporare nanoparticelle di idrossiapatite nel PMMA potrebbe migliorare sia la resistenza all'impatto che la capacità di legame alle ossa, rendendolo adatto alle protesi supportate dall'impianto.
Inoltre, vengono utilizzate tecniche di modellazione computazionale, come l'analisi degli elementi finiti (FEA) per prevedere il comportamento di impatto dei compositi PMMA modificati. Ciò consente uno screening rapido delle combinazioni di materiali e dei parametri di elaborazione, accelerando lo sviluppo di materiali dentali ad alte prestazioni.
