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Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Publish Time: 2025-07-18 Origine: Sito
L'anisotropia meccanica del poli (metilmetacrilato) (PMMA) nelle applicazioni dentali deriva dalla sua struttura molecolare e dalle sue tecniche di elaborazione. Le catene PMMA, composte da unità di metilmetacrilato rigide (MMA), presentano una libertà di rotazione limitata, portando a una deformazione dipendente dalla direzione sotto stress. Se sottoposti a forze occlusali, le basi della protesi di PMMA dimostrano risposte differenziali sul deformazione lungo gli assi longitudinali e trasversali. Ad esempio, nelle regioni molari, le sollecitazioni di compressione fino a 50 MPa inducono una deformazione longitudinale dello 0,5-1,2%, mentre la contrazione trasversale raggiunge lo 0,2-0,5% a causa degli effetti del rapporto di Poisson. Questa anisotropia è esacerbata dal rinforzo in fibra; Le fibre di vetro si allineano parallele alle direzioni di stress migliorano la resistenza alla flessione del 40-60%, mentre le fibre orientate a caso riducono il miglioramento al 15-25%.
Il metodo di elaborazione influenza anche l'anisotropia meccanica. La cura convenzionale per il bagno d'acqua crea sollecitazioni residue a causa della distribuzione del calore non uniforme, con conseguenti micro-poveri che agiscono come concentratori di stress. Al contrario, la polimerizzazione assistita da microonde raggiunge un riscaldamento uniforme, riducendo la porosità e migliorando la resistenza all'impatto del 10-15%. Tuttavia, anche la cura ottimizzata non può eliminare l'anisotropia intrinseca causata dall'orientamento della catena durante la polimerizzazione. Gli studi dimostrano che il modulo di flessione di PMMA varia del 15-20% in diverse direzioni, evidenziando la necessità di analisi di stress direzionale nella progettazione della protesi.
L'anisotropia termica nel PMMA deriva dalla sua bassa conducibilità termica (0,19-0,22 W/m · K) e dissipazione di calore irregolare durante le fluttuazioni della temperatura orale. Se esposte a cibi caldi (60 ° C) o bevande fredde (5 ° C), le basi della protesi di PMMA presentano gradienti di temperatura di 10-15 ° C tra strati di superficie e interni. Questa espansione differenziale induce sollecitazioni interne, con coefficienti di espansione termica (CTE) che vanno da 70-90 × 10⁻⁶/° C. Tali sollecitazioni contribuiscono alle fratture della linea mediana nel 30-40% delle protesi entro cinque anni dall'uso.
Per mitigare l'anisotropia termica, i ricercatori hanno esplorato la copolimerizzazione con butil metacrilato, che riduce la CTE a 60–70 × 10⁻⁶/° C mantenendo la resistenza alla flessione. Inoltre, l'incorporazione nanofiller altera il comportamento termico; L'aggiunta delle nanoparticelle di zirconia dell'1-2% aumenta la stabilità termica del 20-30%, riducendo la deformazione durante il raffreddamento rapido. Tuttavia, un caricamento eccessivo di riempimento (> 3%) può creare agglomerati, esacerbare l'anisotropia e ridurre la tenacità della frattura.
L'anisotropia bio-adattativa di PMMA è fondamentale per la sua compatibilità con la mucosa orale. La mucosa orale ha un rapporto di Poisson di 0,49, abbinando da vicino PMMA rinforzato con fibre di vetro al 15% (ν = 0,42). Questa somiglianza consente il trasferimento di stress uniforme, riducendo i tassi di riassorbimento della cresta alveolare del 25% in tre anni rispetto al PMMA convenzionale (ν = 0,38). La deformazione anisotropica del materiale influenza anche l'adesione microbica; La rugosità superficiale varia di 0,1-0,3 μm a seconda della direzione di lucidatura, che colpisce i tassi di colonizzazione di Candida albicans.
Nelle overdentures supportate da impianti, le proprietà anisotropiche di PMMA ottimizzano la distribuzione del carico. Quando ν = 0,42, il 60% delle forze occlusali trasmette attraverso gli impianti, mentre il 40% si dissipa attraverso la mucosa, prevenendo il sovraccarico di impianti. Al contrario, i materiali con ν <0,35 concentrano il 75% delle forze sugli impianti, raddoppiando il rischio di fallimento. Inoltre, l'assorbimento di acqua direzionale di PMMA (0,2-0,5% in peso) crea gradienti di espansione igroscopica, che può stabilizzare le protesi (se allineate con le direzioni di stress) o indurre deformazioni (quando non calpestate).
I recenti progressi nella nanotecnologia consentono un controllo preciso sulle proprietà anisotropiche di PMMA. Nanofibre composite elettrospun polivinil pirrolidone (PVP)/zirconia, se incorporate nel PMMA, creano una struttura a gradiente con ν che varia da 0,32 (longitudinale) a 0,40 (trasversale). Questo controllo direzionale migliora la forza di flessione dell'83% e la tenacità del 169% rispetto ai materiali omogenei. Allo stesso modo, i nanoplatolet di ossido di grafene (GO) allineati attraverso campi magnetici durante la polimerizzazione migliorano la conduttività termica del 50% nella direzione di allineamento mantenendo la isotropia nei piani perpendicolari.
I polimeri a forma di memoria (SMP) rappresentano un'altra frontiera nella modulazione di anisotropia. Gli SMP a base di PMMA con ν regolabili (0,30-0,45) tramite stimolazione termica consentono protesi che si adattano alle variazioni dei tessuti nel tempo. I primi prototipi mostrano un miglioramento del 20% nella distribuzione dello stress della mucosa dopo sei mesi rispetto ai materiali statici. Queste innovazioni evidenziano il potenziale dell'ingegneria di anisotropia per affrontare le sfide di lunga data nella biomeccanica dentale.
