Perché gli elementi delle terre rare possono essere utilizzati per la colorazione dentale?

Lazirconia stabilizzata con ittrio è uno dei materiali ceramici più comuni nella nostra vita quotidiana. Ha eccellenti proprietà meccaniche a temperatura ambiente, biosicurezza e bassa conduttività termica, per cui è diventato un materiale ceramico ideale per il restauro dentale. Tuttavia, se non viene trattato con un colorante, presenta un colore gessoso, che non può soddisfare i requisiti clinici per la corrispondenza del colore dentale.

Per ottenere l'effetto cromatico dei denti naturali, il materiale deve essere colorato quando viene utilizzato in clinica. Gli elementi delle terre rare hanno proprietà ottiche uniche, un buon colore dei capelli e un colore stabile e sono stati ampiamente utilizzati nelle ceramiche. Tuttavia, quando vengono applicati alla colorazione dei materiali dentali, occorre tenere conto della gamma di cromaticità conforme ai denti naturali e della limitazione delle proprietà di alcuni elementi. Attualmente, non sono molti gli elementi delle terre rare applicati alla colorazione dentale, principalmente Ce, Pr, Er, Nd, ecc.

Metodo di colorazione delle terre rare

Colorazione per immersione

Per ottenere l'effetto di resa cromatica dei denti naturali, nella pratica clinica si utilizza spesso il metodo dell'immersione del corpo pre-bruciato per colorare le protesi, cioè per colorare gli spazi vuoti di zirconia dopo la pre-sinterizzazione. Il metodo di tintura è semplice da utilizzare, ma è facile che non sia uniforme e che l'operazione ne risenta notevolmente. Attualmente, molte soluzioni di tintura presenti sul mercato sono costituite principalmente da elementi di terre rare.

Miscelazione di polveri

Il metodo di miscelazione delle polveri consiste nel mescolare l'agente colorante con la polvere iniziale prima della sinterizzazione ad alta temperatura della zirconia. Ad alta temperatura, gli ioni coloranti entrano nel reticolo di ZrO2 sotto forma di soluzione solida e mostrano il colore. Questo metodo evita la colorazione non uniforme causata da diversi fattori, come lo spessore del corpo preriscaldato, la microstruttura e il processo di colorazione clinica, e ha un effetto minimo sulla luminosità del materiale. Tuttavia, le proprietà dei materiali sinterizzati sono influenzate dalla modifica della polvere di zirconia quando l'agente colorante viene drogato.

Effetti della colorazione con terre rare sulle proprietà dei materiali

Le ceramiche dentali in clinica hanno due requisiti importanti: una proprietà meccanica e l'altra sicurezza biologica. Le ceramiche di zirconia hanno prestazioni eccellenti in entrambi gli aspetti, ma le proprietà della fase cristallina e la densità dei materiali sono influenzate dal drogaggio del colorante. Pertanto, è necessario ridurre al minimo l'impatto sulle proprietà dei materiali mentre li si abbellisce con un colorante a base di terre rare.

Cambiamenti nelle proprietà meccaniche

Gli studi hanno dimostrato che la massima resistenza al morso dei denti posteriori umani può raggiungere 700 N o più, quindi la resistenza alla flessione dei materiali ceramici applicati nelle protesi cliniche dovrebbe essere superiore a 800 MPa. Secondo i risultati del presente studio, l'aggiunta di oligoelementi può avere un certo impatto sulle proprietà meccaniche della zirconia. Tuttavia, se il contenuto di ossido colorato viene controllato correttamente, l'effetto clinico non viene compromesso e, a volte, alcune colorazioni aumentano le proprietà meccaniche.

Studio sulla citotossicità dei materiali colorati

Prima dell'applicazione clinica, i biomateriali medici devono essere sottoposti a test scientifici di biosicurezza e la citotossicità è uno degli indici importanti della biosicurezza. Gli elementi delle terre rare utilizzati per la colorazione dei materiali dentali in ceramica integrale sono principalmente del gruppo delle terre rare leggere. Sebbene le terre rare leggere possano presentare una certa tossicità, la loro bassa concentrazione ha significativi effetti antitumorali e antimutagenetici e la loro aggiunta come coloranti è estremamente limitata.