I Polimeri

Polymers

Historical Uses of Gutta

LA GUTTAPERCA COME MATERIALE DA OTTURAZIONE CANALARE

Numerose metodiche di otturazione del canale radicolare sono state proposte nel corso del tempo, e i più diversi materiali  sono stati consigliati per riempire i canali. Tra i materiali rigidi i coni d'argento hanno goduto di una certa popolarità fra il 1950 ed il 1960.

L'impiego dei coni d'argento è stato poi abbandonato a causa di una serie di svantaggi, il principale dei quali era rappresentato dall'impossibilità di adattare coni rigidi, poco deformabili, alla forma complessa del sistema canalare.

I materiali da otturazione usati attualmente in Endodonzia sono cementi, paste e materiali semisolidi, e sono impiegati da soli od in associazione tra loro.

L'utilizzo di una pasta, o di un cemento a base di resina o di ossido di zinco-eugenolo, presenta il teorico vantaggio della rapidità e facilità di esecuzione poichè è sufficiente un lentulo per introdurre i materiali, ma non consente il controllo del loro posizionamento rispetto alla lunghezza di lavoro e produce inoltre inadeguato riempimento dei canali. Il riempimento inadeguato dipende dalla presenza di ampi spazi vuoti, sempre rilevabili nel contesto del materiale o all’interfaccia con le pareti canalari. I vuoti sono da mettere in relazione con l’impossibilità di adattare un materiale fluido o pastoso con una sufficiente vis a tergo, e dalla contrazione successiva all'indurimento. Va anche tenuto conto del fatto che l'ossido di zinco-eugenolo è solubilizzato dalla saliva e dai fluidi orali.

Ne consegue che i cementi endodontici sono impiegati attualmente per lo più in associazione con un nucleo semisolido di guttaperca, che è da molti anni il il materiale da otturazione canalare più usato.

La guttaperca si ricava sia dal lattice di differenti varietà di alberi, tra cui ad esempio Saponacee del genere Payena, che per sintesi.

Dal punto di vista chimico, così come la gomma naturale commercialmente disponibile contiene il 95% circa di poli-cis-isoprene, la guttaperca cruda contiene il 30-50% di poli-trans-isoprene ad alto peso molecolare.

La formula del monomero isoprene

La guttaperca è più lineare e cristallizza più  rapidamente della gomma naturale. E' inoltre più dura, più fragile e meno elastica rispetto alla gomma naturale. La guttaperca è leggermente solubile in eucaliptolo, ed è molto solubile in cloroformio, disolfuro di carbonio, benzene, etere, xilolo ed alotano.
Per semplicità la molecola della guttaperca si può quindi definire come un puro poli-trans-isoprene.

A seconda della lunghezza e della disposizione delle catene molecolari, si distinguono due fasi cristalline:

• fase α : presenta grado elevato di flow e bassa viscosità se sottoposta a riscaldamento, e invece consistenza dura e friabile quando si trova allo stato solido

• fase β : è caratterizzata da minore scorrevolezza e più alta viscosità, ma superiori proprietà elastiche

I coni di guttaperca utilizzati come materiale da otturazione canalare oltre alla guttaperca contengono altre sostanze. L'analisi di composti prodotti da fabbricanti diversi, e spesso anche dallo stesso fabbricante, dimostra che ogni singolo composto commerciale ha diversa composizione. La diversa composizione chimica determina comportamento fisico completamente diverso dei materiali. Quindi composti di guttaperca diversi presentano diversa risposta al calore, diversa elasticità, diversa  capacità di flusso, diversa percentuale di deformazione alle varie temperature, diversa contrazione dopo cicli di riscaldamento/raffreddamento. Ad esempio, i coni Mynol plasticizzano a circa 47 °C c, e i coni GT Tulsa a circa 60°C (Venturi et al. 2006). Ovviamente per temperature comprese fra questi due valori, questi due tipi di guttaperca avranno deformabilità e capacità di flusso completamente diverse (Venturi et al. 2006), con conseguenze rilevanti circa le modalità di utilizzo e il risultato clinico. In pratica, si parla genericamente di "guttaperca", ma in realtà si tratta di una categoria di composti molto diversi l'uno rispetto all'altro.

Gurgel-Filho et al. 2003

L'invecchiamento dei composti contenenti guttaperca è in parte determinato dal passaggio dalla fase β alla fase α naturale, e incrementa progressivamente la loro fragilità. L'invecchiamento viene ritardato dalla conservazione a temperatura refrigerata. Inoltre, come già detto, se esposta a luce ed aria la guttaperca cambia forma cristallina e si ossida, divenendo più fragile.
 

La guttaperca contenuta nella maggior parte dei composti per uso dentale è dunque, a temperatura ambiente, un polimero (poli-trans-isoprene) cristallino organico in fase β (nella misura del 60% della massa; la rimanente frazione è amorfa), la cui unità costitutiva è rappresentata dal monomero isoprene. Vi sono però composti commerciali per uso dentale contenenti guttaperca  α, come la guttaperca utlizzata con il sistema Thermafil..

Nei composti per uso dentale le due forme cristalline stereoisometriche, β ed  α, sono interconvertibili. La guttaperca in fase β, a seguito di riscaldamento, modifica il suo stato passando a fase α (tra i 42 °C e i 49 °C, a seconda del tipo di composto), e successivamente allo stato amorfo (tra i 53 °C e i 59 °C, a seconda del tipo di composto). In realtà si dovrebbe parlare di aumento della proporzione di catene libere, perchè la fase cristallina non scompare mai del tutto.

Quando si verificano modifícazioni di fase cristallina avvengono variazioni brusche di volume, in parte imprevedibili nella loro precisa evoluzione. E' stato riportato (Marlin & Schilder 1973, Schilder et al. 1974, Goodman et al. 1974, Goodman et al. 1981, Schilder et al. 1974) che il riscaldamento fino a valori che alterano la fase in atto deve essere seguito da compattazione per compensare il cambiamento di volume, il cui esito finale corrisponde sempre a un certo grado di contrazione.

L'ossido di zinco, presente in grossa quantità nei prodotti commerciali, non subisce trasformazioni di fase entro i 100°C (Schilder et al. 1974).
La maggioranza delle tecniche da otturazione prevede l'impiego di un cemento endodontico e di guttaperca, che viene compattata a caldo o a freddo nel canale radicolare.

La guttaperca, a temperatura ambiente o corporea, è un tipico polimero visco-elastico. L'elasticità permane in parte anche quando è riscaldata, persino in fase amorfa. L'elasticità rende la guttaperca assai meno compattabile di quanto si creda abitualmente.

Friedman CM, Sandrik JL, Heuer MA, Rapp GW. Composition and mechanical properties of gutta percha endodontic filling materials. J Endod 1977; 3: 304-8.

Gurgel-Filho ED, Andrade Feitosa JP, Teixeira FB, Monteiro de Paula RC, Araŭjo Silva JB Jr, Souza-Filho FJ. Chemical and X-ray analyses of five brands of dental gutta-percha cone. Int Endod J 2003; 36: 302-7.
Marlin J, Schilder H. Physical properties of gutta-percha when subjected to heat and vertical condensation. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 1973; 36: 872-9.
Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta‑percha. Part I. The compressibility of gutta‑percha. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1974; 37: 946-53.
Goodman A, Schilder H, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta-percha. II. The history and molecular chemistry of gutta-percha. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1974; 37: 954-61.
Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta-percha. III. Determination of phase transition temperatures for gutta-percha. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1974; 38: 109-14.
Goodman A, Schilder H, Aldrich W. The thermo‑mechanical properties of gutta‑percha. Part IV. A thermal profile of the warm gutta‑percha packing procedure. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1981; 51: 544-51.
Schilder H, Goodman A, Aldrich W. The thermomechanical properties of gutta-percha. Part V. Volume changes in bulk gutta-percha as a function of temperature and its relationship to molecular phase transformation. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1985; 59: 285-96.

Venturi M, Di Lenarda R, and Breschi L. An in vitro comparison of three different gutta-percha cones when compacted at different temperatures: rheological considerations in relation to the root canal filling procedures. Int Endod J 2006; 39: 648-56.