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La polimerizzazione 2° parte

materiali fotopolimerizzabili come adesivi o compositi possono garantire le loro proprietà ottimali (es. resistenza meccanica, forza di legame, biocompatibilità) solo quando sono polimerizzati a sufficienza (grado di conversione).

Molti fattori durante il processo di polimerizzazione possono influenzarne il risultato. Oltre alla tecnica di polimerizzazione e alle condizioni dei materiali, la luce stessa ha un impatto sul risultato della polimerizzazione.

Quando si utilizza la lampada fotopolimerizzatrice è di importanza vitale assicurarsi che sia adatta al materiale che deve essere polimerizzato. Un prerequisito per questo è che la lampada fotopolimerizzatrice emetta una luce nella lunghezza d’onda della sensibilità dei fotoiniziatori presenti nel materiale. La quantità d’irradiazione (luce uscita relativa all’area) deve essere sufficientemente alta per attivare i fotoiniziatori (Canforochinone –TPO-PPD).

Fotoiniziatori - Kulzer blog

fotoiniziatori che possono essere diversi e sensibili a differenti lunghezze d’onda, vengono stimolati dalla frequenza della luce emessa dalle lampade e a loro volta stimolano le ammine terziarie, trasformandole in radicali liberi. Ogni radicale libero è in grado di attivare 50 monomeri, dando così inizio alla reazione a catena che porta alla creazione delle catene polimeriche.
Il numero di iniziatori che la lampada può eccitare, dipende dalla potenza della lampada e dallo spessore del composito che deve essere polimerizzato.

Con la polimerizzazione andiamo a trasformare i monomeri in polimeri, questa reazione viene definita conversione.

Monomeri in polimeri - Kulzer Blog

La conversione ottimale dovrebbe essere del 100%, ma questo purtroppo non è un valore realistico, il valore medio raggiungibile è intorno al 70% e avviene associando tempo ed energia.

L’energia necessaria è data dalla potenza irradiante della lampada per il tempo di irradiazione e deve corrispondere a 16 Joule/cm2 per millimetro di spessore del composito.
1 Joule = 1000 mWatt x cm2.

Sono necessari 16 Joule ( 16000 mWatt x cm2) per polimerizzare 1 millimetro di composito.

Detto ciò è facilmente intuibile che maggiore è la potenza della lampada, più breve sarà il tempo di polimerizzazione.
Bisogna però tenere presente che le esperienze passate ci hanno insegnato e dimostrato che potenze molto elevate (Pre-Gel : fase in cui l’energia fornita, eccita i radicali liberi e li apre e i monomeri si orientano.Gel-Point: fase in cui i monomeri sono definitivamente orientati e non c’è più possibilità di spostamenti.Post-Gel: fase in cui i monomeri si sono legati fra di loro a formare delle catene polimeriche, fase in cui le catene si legano e contraggono creando stress sull’interfaccia stress da Polimerizzazione( Smalto/Dentina)

I fattori che influenzano la polimerizzazione sono:

  • Lunghezza d’onda
  • Potenza della lampada
  • Distanza del puntale dalla superficie del composito*
  • Spessore del composito
  • Inibizione dall’ossigeno

*Bisogna sempre ricordare, che la distanza del puntale dalla superficie da irradiare deve essere sempre minimo in quanto l’energia diminuisce con il quadrato della distanza e quindi spesso nei box interprossimale i tempi vanno allungati.

Negli ultimi due decenni il gold standard nella polimerizzazione sono state le lampade alogene. Tuttavia queste lampade hanno alcune limitazioni come la degradazione della lampadina, del filtro e del riflettore, producono alte temperature, e necessitano di certi tempi di polimerizzazione. Per superare i problemi inerenti alle unità alogene di fotopolimerizzazione (LCU) è stata proposta la tecnologia a LED( Light-Emitting Diode). Queste lampade al Led si basano sui diodi ad emissione luminosa.

Un diodo è una combinazione di due diversi semiconduttori, uno carico negativamente l’altro positivamente, che entrano tra loro in connessione all’applicazione di una differenza di potenziale. Il risultato è l’emissione di una luce entro una banda ristretta dello spettro, compreso tra i 440-480 nm con intensità massima di circa 465 nm, quasi identica al picco di assorbimento del canforochinone.

Assorbimento canforochinone - Kulzer Blog

Questi dispositivi realizzano quindi una fotopolimerizzazione altamente efficace pur funzionando con livelli di potenza inferiori alle lampade alogene, producendo minor dispersione energetica. Vantano più di 10,000 ore di durata effettiva. Hanno meno degrado nell’uso continuo, mostrano una diminuzione minima di potenza di uscita progressiva nel tempo e la loro intensità è quasi costante. Sono lampade più piccole, a luce fredda, e non hanno bisogno del filtro, dei sistemi di raffreddamento e della sostituzione della lampadina come accade per le alogene.

L’efficienza degli apparecchi a LED rispetto agli alogeni è maggiore di circa 10 volte; infatti il 7% (invece dello 0,7%) dell’energia elettrica consumata è utilizzata per polimerizzare.
Oltre alla lunga durata, i LED possiedono anche la caratteristica di necessitare di un minor consumo di energia per cui possono essere azionati da pile (cordless); garantiscono una minore riduzione nel tempo dell’intensità luminosa, legata alla degradazione termica di filtri e di lampadine, con conseguente minor richiesta di manutenzione e sostituzione periodica di queste parti; inoltre fornisce un minor sviluppo di calore all’interno dell’apparecchio, che consente di adottare ventilatori piccoli o eliminarli.

Lo svantaggio principale è costituito dal ristretto spettro della luce prodotti dai LED, che non è efficace su fotoiniziatori alternativi al canforochinone, che abbiano un assorbimento poco o per nulla sovrapponibile alla banda 430-490 nm. In pochi apparecchi, accanto ai chip principali, i costruttori ne hanno assemblato altri che emettono lunghezze d’onda differenti, più corte, con lo scopo, dichiarano, di poter attivare efficacemente tutti i compositi e gli adesivi, anche quelli con fotoiniziatori diversi dal canforochinone. Per cui è bene sempre controllare quale fotoiniziatore è compreso nel composito che si adotta e se il suo spettro di attivazione coincide con quello prodotto dalla nostra lampada al LED.
Ora dopo questa breve desamina credo e spero che tutti saranno in grado di scegliere e valutare qual’ è la lampada più appropriata da acquistare.

Per scoprire la prima parte dell’articolo cliccate qua.

Renzo Zago
Articolo a cura di Renzo Zago Scientific Marketing Manager presso Kulzer

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