ITRM980476A1 - ODONTOSTOMATOLOGICAL USE OF NANOSTRUCTURED APATITIC BASED MATERIALS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione avente per titolo: "Uso odontostomatologico di materiali a base apatitica nanostrutturati" accompanying a patent application for an invention entitled: "Odontostomatological use of nanostructured apatite-based materials"
La presente invenzione concerne l’uso odontostomatologico di materiali a base apatitica nanostrutturati. Più in particolare, l'invenzione riguarda l’applicazione nei campi odontoiatrico e dell’igiene dentale di prodotti cristallini biocompatibili a base di apatite ad alta superficie specifica, con dimensioni nanometriche dei singoli cristalli costituenti, i quali risultano particolarmente efficaci nel trattamento dell’ipersensibilità dentinale e nella remineralizzazione dei tessuti dentari. The present invention relates to the odontostomatological use of nanostructured apatite-based materials. More specifically, the invention relates to the application in the fields of dentistry and dental hygiene of biocompatible crystalline products based on high specific surface apatite, with nanometric dimensions of the single constituent crystals, which are particularly effective in the treatment of hypersensitivity dentinal and remineralization of dental tissues.
Come è noto, l'ipersensibilità o sensibilità dentinale è una sintomatologia caratterizzata da dolore e sensibilità agli stimoli termici, meccanici (tattili), chimici e osmotici causata dall’esposizione della dentina all’ambiente orale. Numerosi dati sull’epidemiologia della sensibilità dentinale sono stati pubblicati negli anni rivelando, tra l’altro, che tale condizione clinica riguarda più del 15% della popolazione di età compresa fra i 20 e i 40 anni, con particolare predilezione per il sesso femminile. As is known, dentinal hypersensitivity or sensitivity is a symptomatology characterized by pain and sensitivity to thermal, mechanical (tactile), chemical and osmotic stimuli caused by exposure of dentin to the oral environment. Numerous data on the epidemiology of dentinal sensitivity have been published over the years, revealing, among other things, that this clinical condition affects more than 15% of the population between the ages of 20 and 40, with a particular preference for women.
La sensibilità dentinale può essere primitiva, cioè non legata ad alcun intervento terapeutico sull’elemento dentale, oppure secondaria a precedenti interventi parodontali e/o a traumi che abbiano portato all’esposizione della dentina, o conseguente a restauri (anche protesici) con margini debordanti e con errati profili dei restauri stessi. Sono frequenti i pazienti che dopo un esteso intervento parodontale, specie se di chirurgia resettiva, riferiscono un’ipersensibilità non presente precedentemente. In questi casi la sindrome viene anche definita come ipersensibilità radicolare o sensibilità cervicale. Dentin sensitivity can be primitive, i.e. not linked to any therapeutic intervention on the dental element, or secondary to previous periodontal interventions and / or traumas that have led to exposure of the dentin, or consequent to restorations (including prosthetic ones) with protruding margins and with incorrect profiles of the restorations themselves. Patients are frequent who after extensive periodontal surgery, especially resective surgery, report a hypersensitivity not previously present. In these cases, the syndrome is also referred to as root hypersensitivity or cervical sensitivity.
Secondo la teoria formulata da Brànnstróm (teoria idrodinamica dell’induzione del dolore, M. BrànnstrOm, A. Anstrom: The hydrodynamics of thè dentini its possible relationship to dentinal pain. Int. Dent. J., 22:219-227 (1972)) e successivamente da Pashley (D.H. Pashley, Mechanisms of dentin sensitivity. Dent. Clin. North Am.; 34: 449-473 (1990)), la presenza di dentina esposta e di tubuli dentali aperti rende possibile lo spostamento del fluido dentinale all’interno dei tubuli stessi. Tale spostamento viene indotto da cause meccaniche (per esempio il passaggio sulla superficie con specillo), osmotiche e chimiche (alimenti, bevande, ecc.) e termiche (sia stimoli caldi che, soprattutto, freddi). Non è tuttavia ancora chiarito se lo spostamento del fluido dentinale provochi una stimolazione nervosa (per esempio di fibre nervose intratubulari) o se esso stimoli direttamente i prolungamenti degli odontoblasti (che occupano circa i 2/3 della intera lunghezza del tubulo). According to the theory formulated by Brànnstróm (hydrodynamic theory of pain induction, M. BrànnstrOm, A. Anstrom: The hydrodynamics of the dentini its possible relationship to dentinal pain. Int. Dent. J., 22: 219-227 (1972) ) and subsequently by Pashley (D.H. Pashley, Mechanisms of dentin sensitivity. Dent. Clin. North Am .; 34: 449-473 (1990)), the presence of exposed dentin and open dental tubules makes it possible to move the dentinal fluid to the 'interior of the tubules themselves. This displacement is induced by mechanical (for example the passage on the surface with a probe), osmotic and chemical (food, drink, etc.) and thermal causes (both hot and, above all, cold stimuli). However, it is not yet clear whether the displacement of the dentinal fluid causes a nerve stimulation (for example of intratubular nerve fibers) or whether it directly stimulates the extensions of the odontoblasts (which occupy about 2/3 of the entire length of the tubule).
In ogni caso, maggiore è la superficie di dentina esposta (con i tubuli non ostruiti), maggiore risulta la possibilità che il pazientar avverta sensibilità a qualsiasi stimolo. In altri termini, la dentina esposta si comporta come una membrana semipermeabile, in cui i tubuli dentinali rappresentano i pori della membrana stessa. Pertanto, il diametro ed il numero dei tubuli esposti condizionano largamente il grado di ipersensibilità, come è stato verificato in vivo da Yoshiyama et al. (M. Yoshiyama, Y. Noiri, K. Oaki, A. Uchida, Y. Ishikawa, H. Ishida, Transmission electron microscopie characterization of hypersensitive human radicular dentin, J. Dent. Res.; 69: 1293-1297 (1990)). In any case, the greater the surface of dentin exposed (with unobstructed tubules), the greater the possibility that the patient will feel sensitivity to any stimulus. In other words, the exposed dentin behaves like a semipermeable membrane, in which the dentinal tubules represent the pores of the membrane itself. Therefore, the diameter and number of exposed tubules largely affect the degree of hypersensitivity, as has been verified in vivo by Yoshiyama et al. (M. Yoshiyama, Y. Noiri, K. Oaki, A. Uchida, Y. Ishikawa, H. Ishida, Transmission electron microscopie characterization of hypersensitive human radicular dentin, J. Dent. Res .; 69: 1293-1297 (1990) ).
Come conseguenza clinica diretta di tale condizione, qualsiasi trattamento odontoiatrico che comporti la rimozione delio smalto e l’asportazione di dentina, e quindi l’apertura dei tubuli dentinali, porta inevitabilmente anche ad un aumento della sensibilità. Pertanto, il paziente che presenta ipersensibilità dentinale risulta avere contemporaneamente un’area di dentina esposta (priva di smalto e/o di copertura gengivale) con orifizi tubulari aperti e nessun tipo di detriti superficiali o smear layer (dove con questo termine si intende appunto quello strato di detriti che normalmente ricopre la dentina ed occlude i tubuli con tappi, i cosiddetti smear plugs) che ostruiscano (anche solo parzialmente) i tubuli dentina)]. As a direct clinical consequence of this condition, any dental treatment that involves the removal of the enamel and the removal of dentin, and therefore the opening of the dentinal tubules, inevitably also leads to an increase in sensitivity. Therefore, the patient who has dentinal hypersensitivity results to have at the same time an area of exposed dentin (without enamel and / or gingival covering) with open tubular orifices and no type of superficial debris or smear layer (where this term means precisely that layer of debris that normally covers the dentin and occludes the tubules with caps, the so-called smear plugs) which obstruct (even only partially) the dentin tubules)].
L’alimentazione può svolgere un ruolo di primo piano nel determinare l'insorgenza, o meglio la riacutizzazione della sensibilità dentinale. Infatti, numerosi alimenti e bevande posseggono proprietà acide in quanto contengono acido citrico, fosforico e maleico, e possono facilmente operare una rimozione chimica dello smear layer di superficie, aprendo i tubuli dentinali. Anche altri alimenti e bevande sono stati riportati avere effetti sulla sensibilità dentinale, quali il vino rosso, gli agrumi, la frutta acerba in genere, ecc.. Inoltre, come già notato, una condizione particolare sì può verificare nei pazienti sottoposti ad intervento parodontale resettivo, dei quali l’80% circa riferisce sensibilità dentinale dopo terapia parodontale. Anche altre procedure parodontali possono essere correlate all'insorgenza di sensibilità dentinale: ad esempio, durante le procedure operative di detartrasi, di levigatura delle radici e di detersione delle superfici vengono asportati il cemento residuo (spesso già assente) e la dentina infetta, portando alla rimozione di ampie superfici radicoiari ed all’esposizione di un numero elevatissimo di tubuli dentina!) aperti. Nel caso in cui tale esposizione permette il passaggio di fluido intratubulare dall'interno della camera pulpare all’esterno, con perdita di proteine piasmatiche ed elettroliti e, viceversa, il passaggio di liquidi e tossine dall’esterno all'interno, si verifica una transitoria pulpite accompagnata da una sintomatologia dolorosa avvertibile dopo qualche ora e giorno dall’intervento. Molto spesso il quadro sintomatologico tende a diminuire spontaneamente grazie all’occlusione spontanea dei tubuli, causata dalla deposizione di detriti batterici, dalla precipitazione di proteine e di fibrinogeno, nonché dalla produzione di smear layer da parte del paziente stesso durante le normali procedure di igiene con lo spazzolino (Pashley, 1990, già cit.). Nutrition can play a leading role in determining the onset, or rather the exacerbation of dentinal sensitivity. In fact, many foods and drinks possess acidic properties as they contain citric, phosphoric and maleic acid, and can easily perform a chemical removal of the surface smear layer, opening the dentinal tubules. Other foods and drinks have also been reported to have effects on dentinal sensitivity, such as red wine, citrus fruits, unripe fruit in general, etc. Furthermore, as already noted, a particular condition can occur in patients undergoing resective periodontal surgery. , of which about 80% report dentinal sensitivity after periodontal therapy. Other periodontal procedures can also be related to the onset of dentinal sensitivity: for example, during the surgical procedures of scaling, root smoothing and surface cleansing, residual cement (often already absent) and infected dentin are removed, leading to removal of large root surfaces and exposure of a very high number of open dentin tubules!). In the event that this exposure allows the passage of intratubular fluid from inside the pulp chamber to the outside, with loss of piasmatic proteins and electrolytes and, vice versa, the passage of liquids and toxins from the outside to the inside, a transient pulpitis accompanied by painful symptoms noticeable a few hours and days after the operation. Very often the symptomatological picture tends to decrease spontaneously thanks to the spontaneous occlusion of the tubules, caused by the deposition of bacterial debris, by the precipitation of proteins and fibrinogen, as well as by the production of smear layer by the patient himself during normal hygiene procedures with the toothbrush (Pashley, 1990, cited above).
Poiché la presenza di tubuli dentina!) aperti rappresenta il momento determinante dell'ipersensibilità dentinale, la terapia più accreditata mira fondamentalmente a occludere detti tubuli. Un diverso approccio terapeutico, mirante alla riduzione della sensibilità recettoriale, consiste nell’aumentare la concentrazione intratubulare di ioni potassio e stronzio (tramite l’applicazione di dentifrici o di altri agenti), al fine di rendere meno eccitabili le fibre nervose dentinali. Tuttavia, l’ipotesi di un'attività degli ioni K<+ >e Sr<2+ >nell'influenzare la conduzione dello stimolo nervoso ha trovato scarsi riscontri clinici (D.G. Gillam, J.S. Bulman, R.J. Jackson, H.H. Newman, Efficacy of a potassium nitrate mouthwash in alleviating cervical dentine sensitivity (CDS), J. Clin. Periodontol. 23: 993-997 {1996)). Since the presence of open dentin tubules!) Represents the decisive moment of dentinal hypersensitivity, the most accredited therapy basically aims to occlude said tubules. A different therapeutic approach, aimed at reducing receptor sensitivity, consists in increasing the intratubular concentration of potassium and strontium ions (through the application of toothpastes or other agents), in order to make the dentinal nerve fibers less excitable. However, the hypothesis of an activity of K <+> and Sr <2+> ions in influencing the conduction of the nerve stimulus has found little clinical evidence (D.G. Gillam, J.S. Bulman, R.J. Jackson, H.H. Newman, Efficacy of a potassium nitrate mouthwash in alleviating cervical dentine sensitivity (CDS), J. Clin. Periodontol. 23: 993-997 (1996)).
Per quanto riguarda la terapia domiciliare, esistono in commercio numerose paste dentifricie e gel specifici per denti sensibili, i cui costituenti sono ad esempio a base di cloruro esaidrato di stronzio, di nitrato o citrato di potassio o di fluoruro stannoso, e sono stati proposti anche alcuni colluttori e gel parodontali. I dati fomiti dalla letteratura dimostrano che molti dentifrici posseggono una qualche azione desensibizzante, spesso indipendentemente dal tipo di principio attivo (D.G. Gillam, J.S. Bulman, R.J. Jackson, H.N. Newman, Comparison of 2 desensitizing dentifrices with a commercially available fluoride dentifrice in alleviating cervical dentine sensitivity, J. Periodontol., 67: 737-742, (1996)). Molto spesso anche gli altri componenti della pasta dentifricia svolgono un ruolo importante, in quanto sono essi stessi in grado di occludere i tubuli dentinali. Inoltre, l’effetto placebo giuoca un ruolo da alcuni definito fondamentale. As regards home therapy, there are numerous toothpastes and specific gels for sensitive teeth on the market, the constituents of which are based, for example, on strontium chloride hexahydrate, potassium nitrate or citrate or stannous fluoride, and have also been proposed some mouthwashes and periodontal gels. The data provided by the literature show that many toothpastes have some desensitizing action, often independently of the type of active ingredient (D.G. Gillam, J.S. Bulman, R.J. Jackson, H.N. Newman, Comparison of 2 desensitizing dentifrices with a commercially available fluoride dentifrice in alleviating cervical dentine sensitivity, J. Periodontol., 67: 737-742, (1996)). Very often the other components of the toothpaste also play an important role, as they are themselves capable of occluding the dentinal tubules. Furthermore, the placebo effect plays a role that some define as fundamental.
Tra i prodotti per uso domiciliare più noti e studiati sono i dentifrici a base di cloruro esaidrato di stronzio, che, come già notato, viene usato più per le sue capacità occlusive nei confronti dei tubuli dentinali che non per quelle deprimenti la stimolazione delle relative fibre nervose. Si ritiene che lo ione Sr<2+ >reagisca con la matrice apatitica della dentina formando con essa una stronzioapatite insolubile, che si deposita sotto forma di uno strato di microcristalli in grado di ridurre il diametro funzionale dei tubuli dentinali. Anche il fluoruro stannoso agirebbe formando con la dentina complessi insolubili (fluoroapatite o fluoruro di calcio) in grado di ostruire il lume tubulare. Per quanto riguarda il citrato di potassio, è dimostrato che lo ione citrato chela il calcio della idrossiapatite dentale facendo precipitare un citrato di calcio solubile (Misra D.N., Interaction of cifrate Acid with Hydroxyapatite: Surface exchange of ions and precipitate of calcium cifrate, J. Dent. Res. , 75(6), 1418-1425, giugno 1996). Among the best known and studied products for home use are toothpastes based on strontium chloride hexahydrate, which, as already noted, is used more for its occlusive capacity towards the dentinal tubules than for those depressing the stimulation of the relative fibers. nervous. It is believed that the Sr <2+> ion reacts with the apatitic matrix of dentin forming with it an insoluble strontiumapatite, which is deposited in the form of a layer of microcrystals capable of reducing the functional diameter of the dentinal tubules. Stannous fluoride would also act by forming insoluble complexes with dentin (fluoroapatite or calcium fluoride) capable of obstructing the tubular lumen. As for potassium citrate, it has been shown that the citrate ion chelates the calcium of dental hydroxyapatite by precipitating a soluble calcium citrate (Misra D.N., Interaction of cifrate Acid with Hydroxyapatite: Surface exchange of ions and precipitate of calcium cifrate, J. Dent. Res., 75 (6), 1418-1425, June 1996).
In questo contesto, sono anche stati proposti dentifrici ed altri preparati desensibilizzanti i quali si basano non su prodotti che reagendo neH’ambiente orale formano precipitati insolubili, ma sull’uso diretto di apatite, cioè del materiale base costituente la dentina, allo stato microcristallino. Ad esempio, il brevetto USA No. 4.634.589 (Wurttembergische Parfumerie-Fabrik) descrive l’uso di apatite cristallina, in particelle di dimensioni < 8 pm, come agente abrasivo e lucidante, attivo per il trattamento del l'ipersensibilità dentinale e anche dotato di un’azione remineralizzante nei confronti dei tessuti dentari. La formulazione di dentifricio proposta contiene almeno il 15% in peso di tale componente. Analogamente, la domanda di brevetto europeo No. In this context, toothpastes and other desensitizing preparations have also been proposed which are based not on products that react in the oral environment to form insoluble precipitates, but on the direct use of apatite, that is, the basic material constituting dentin, in the microcrystalline state. For example, US Patent No. 4,634,589 (Wurttembergische Parfumerie-Fabrik) describes the use of crystalline apatite, in particles of size <8 pm, as an abrasive and polishing agent, active for the treatment of dentinal hypersensitivity and also endowed with a remineralizing action towards the dental tissues. The proposed toothpaste formulation contains at least 15% by weight of this component. Similarly, European patent application No.
0346957 (Unilever) descrive l’uso di idrossiapatite come agente abrasivo desensibilizzante per prodotti dentari. In questo caso le dimensioni delie particelle di idrossiapatite sono 1-15 pm, e la formulazione presentata comprende anche una sorgente di potassio e/o di stronzio (come ulteriore agente desensibilizzante). 0346957 (Unilever) describes the use of hydroxyapatite as an abrasive desensitizing agent for dental products. In this case the hydroxyapatite particle size is 1-15 µm, and the presented formulation also includes a potassium and / or strontium source (as an additional desensitizing agent).
I trattamenti domiciliari, tuttavia, presentano l’inconveniente di richiedere lunghi periodi (spesso oltre 4 settimane) prima di raggiungere un qualche risultato clinico, e tale risultato è spesso solo parziale, in quanto si richiede una notevole collaborazione da parte del paziente. Il trattamento di elezione è quindi quello ambulatoriale, da eseguire direttamente sul o sui denti coinvolti, anche in questo caso con l'obiettivo principale di occludere i tubuli dentinali aperti. A seconda del grado di gravità della sintomatologia sono stati proposti varie tecniche e materiali, schematicamente riconducibili a quattro gruppi principali: 1) trattamento meccanico della superficie sensibile per ottenere un nuovo smear layer; 2) applicazione di agenti in grado di occludere i tubuli dentinali, o direttamente o formando precipitati insolubili; 3) impregnazione e ostruzione dei tubuli dentinali con adesivi; 4) applicazione di materiali restaurativi con eventuale applicazione di dispositivi intraorali a lento rilascio di fluoro. Nei casi più gravi e restii a qualsiasi tipo di terapia vengono spesso inclusi il trattamento restaurativo e quello endodontico quale risoluzione definitiva del quadro. Home treatments, however, have the drawback of requiring long periods (often over 4 weeks) before reaching any clinical result, and this result is often only partial, as it requires considerable collaboration from the patient. The treatment of choice is therefore the outpatient one, to be performed directly on the tooth or teeth involved, also in this case with the main objective of occluding the open dentinal tubules. Depending on the degree of severity of the symptoms, various techniques and materials have been proposed, schematically attributable to four main groups: 1) mechanical treatment of the sensitive surface to obtain a new smear layer; 2) application of agents capable of occluding the dentinal tubules, either directly or by forming insoluble precipitates; 3) impregnation and obstruction of the dentinal tubules with adhesives; 4) application of restorative materials with possible application of intraoral devices with slow fluoride release. In the most serious cases and reluctant to any type of therapy, restorative and endodontic treatment are often included as a definitive resolution of the picture.
Per quanto riguarda il primo dei trattamenti sopra indicati, dato che in presenza di un adeguato smear layer la dentina non risulta permeabile, spesso la semplice applicazione di una pasta abrasiva (tipo pasta Nupro) e la strumentazione della superficie dentinale con coppette al silicone o di gomma permette la formazione di uno strato sottile e uniforme di smear layer e la chiusura dei tubuli. Si tratta di un trattamento semplice ma non duraturo nel tempo, in quanto lo smear layer è solubile (soprattutto in ambiente addo) e può pertanto essere facilmente rimosso dal paziente, spesso semplicemente con errate spazzolature o con l’assunzione di liquidi acidi (succhi di frutta, bibite, ecc.). Pertanto, tale trattamento è riservato solo nei casi lievi, come dopo terapia parodontale ma con modeste superfici dentinali esposte e senza alcuna storia anamnesica di sensibilità dentinale. As regards the first of the treatments indicated above, given that in the presence of an adequate smear layer the dentin is not permeable, often the simple application of an abrasive paste (such as Nupro paste) and the instrumentation of the dentinal surface with silicone cups or rubber allows the formation of a thin and uniform layer of smear layer and the closure of the tubules. It is a simple but not long-lasting treatment, as the smear layer is soluble (especially in the addo environment) and can therefore be easily removed by the patient, often simply with incorrect brushing or with the intake of acid liquids (juices fruit, soft drinks, etc.). Therefore, this treatment is reserved only in mild cases, such as after periodontal therapy but with modest dentinal surfaces exposed and without any anamnesic history of dentinal sensitivity.
Il secondo tipo di trattamento ambulatoriale si attua, ad esempio, mediante l'applicazione di ossalati (potassio ossalato, ferro ossalato, alluminio ossalato e acido ossalico) i quali possono interagire con i costituenti decapatile dentinale formando microcristalii insolubili di ossalato di calcio sia sulla superficie che all’interno dei tubuli dentinali. Le soluzioni possono essere facilmente applicate sulla superficie dentinale con piccoli pennellini e lasciate in situ per 2-3 minuti, sufficienti perché si formino i suddetti cristalli. È da notare, tuttavia, che alcuni problemi possono esistere in relazione alla tossicità degli ossaiati. Anche il nitrato di argento, per lungo tempo utilizzato, basa il proprio meccanismo di azione sulla formazione di precipitati (di cloruro di Ag) che occludono i tubuli dentinali. The second type of outpatient treatment is carried out, for example, through the application of oxalates (potassium oxalate, iron oxalate, aluminum oxalate and oxalic acid) which can interact with the dentinal decapatile constituents forming insoluble microcrystals of calcium oxalate both on the surface than within the dentinal tubules. The solutions can be easily applied to the dentinal surface with small brushes and left in place for 2-3 minutes, enough for the aforementioned crystals to form. It should be noted, however, that some problems may exist in relation to bone toxicity. Also silver nitrate, used for a long time, bases its mechanism of action on the formation of precipitates (of Ag chloride) which occlude the dentinal tubules.
In questo quadro rientra anche l’applicazione diretta di apatite microcristallina già menzionata in relazione ai prodotti per terapia domiciliare e, in modo più specifico, l’uso di un’apatite ultramicronizzata, descritta ad esempio, nel brevetto italiano No. 1.271.874, in cui le dimensioni di circa il 70% dei microcristalli sono al di sotto di 1 pm (0,2 -1 pm}. Un tale prodotto è considerato più efficiente di quelli micronizzati precedentemente descritti, sulla base della semplice considerazione che i tubuli dentinali hanno diametri medi di circa 1, 3-3,5 pm, e pertanto cristalli di dimensioni appena submicroniche possono, teoricamente, penetrare al loro interno operando una migliore occlusione meccanica, mentre quelli descritti nei due documenti brevettali inizialmente citati possono soltanto creare uno strato occlusivo sulla parete dentinaie, senza penetrare nei tubuli. This framework also includes the direct application of microcrystalline apatite already mentioned in relation to products for home therapy and, more specifically, the use of an ultramicronized apatite, described for example in the Italian patent No. 1,271,874, in which the dimensions of about 70% of the microcrystals are below 1 pm (0.2 -1 pm}. Such a product is considered more efficient than the micronized ones previously described, based on the simple consideration that the dentinal tubules have average diameters of about 1.3-3.5 µm, and therefore crystals of just submicron size can, theoretically, penetrate inside them by operating a better mechanical occlusion, while those described in the two initially cited patent documents can only create an occlusive layer on the dentine wall, without penetrating into the tubules.
A livello di trattamenti ambulatoriali, risultano comunque più valide (e tecniche della terza categoria sopra citata, cioè quelle che operano l'impregnazione della dentina con resine adesive (resin impregnation technique). Tale tecnica, già proposta da Nordenvall e Brànnstróm (K.J. Nordenvall, M. Brànnstróm, In vivo resin impregantion of dentinal tubules, J. Prosthet. Dent; 44:630-637 (1980)), è divenuta estremamente valida solo dopo l’introduzione di sistemi adesivi dentinali costituiti da resine altamente idrofiliche ed in grado di infiltrare la dentina penetrando airintemo dei tubuli dentinali per qualche decina di micron. È stato dimostrato che la superficie dentinaie trattata con acido mordenzante (per esempio con acido fosforico oppure acido malico) risulta demineralizzata per 4-10 pm e ricca solo di fibre collagene parzialmente collassate. Questo trattamento facilita la penetrazione di resina (in genere un primer) all'interno dei tubuli dentinali e all'interno dei collagene collassato. La resina, penetrando nei tubuli, forma lunghi zaffi (detti resin tags) che occludono il lume tubulare e riducono la permeabilità dentinaie. Anche i canalicoli laterali vengono infiltrati e occlusi dalla resina (come recentemente confermato da alcuni studi al microscopio elettronico a scansione), contribuendo alla formazione di un fitto reticolo di resina in grado di bloccare stabilmente ogni movimento di fluido dentinale. In tal modo si viene a creare uno strato ibrido costituito da resina e collagene. Per quanto riguarda il meccanismo di azione, non è chiaro se oltre alla chiusura dei tubuli con riduzione della permeabilità (meccanismo probabilmente principale) altri fattori concorrano a ridurre la sensibilità. È stato ipotizzato che anche alcuni dei componenti dei primer dentinaii abbiano un'azione farmacologica tale da ridurre la sintomatologia. At the level of outpatient treatments, they are however more valid (and techniques of the third category mentioned above, that is, those that operate the impregnation of dentin with adhesive resins (resin impregnation technique). This technique, already proposed by Nordenvall and Brànnstróm (K.J. Nordenvall, M. Brànnstróm, In vivo resin impregantion of dentinal tubules, J. Prosthet. Dent; 44: 630-637 (1980)), became extremely valid only after the introduction of dentinal adhesive systems consisting of highly hydrophilic resins and capable of infiltrate the dentin by penetrating the interior of the dentinal tubules for a few tens of microns. It has been shown that the dentine surface treated with etching acid (for example with phosphoric acid or malic acid) is demineralized for 4-10 pm and rich only in partially collapsed collagen fibers . This treatment facilitates the penetration of resin (usually a primer) inside the dentinal tubules and inside the collagen coll assato. The resin, penetrating into the tubules, forms long saps (called resin tags) which occlude the tubular lumen and reduce dentine permeability. The lateral canaliculi are also infiltrated and occluded by the resin (as recently confirmed by some studies with a scanning electron microscope), contributing to the formation of a dense network of resin capable of stably blocking any movement of dentinal fluid. In this way, a hybrid layer is created consisting of resin and collagen. As regards the mechanism of action, it is not clear whether other factors contribute to reducing sensitivity in addition to the closure of the tubules with a reduction in permeability (probably the main mechanism). It has been hypothesized that some of the components of the dentine primers also have a pharmacological action such as to reduce symptoms.
Allo stato attuale delle conoscenze il trattamento di impregnazione con resina della superficie dentinale esposta è da considerarsi specifico per i pazienti in cui pochi elementi presentano una ipersensibilità media e grave. In the current state of knowledge, the resin impregnation treatment of the exposed dentinal surface is to be considered specific for patients in whom few elements have medium and severe hypersensitivity.
Infine, in presenza di diffusa e grave sensibilità dentinale occorre distinguere fra lesioni con deficit di tessuto parodontale, in cui il trattamento chirurgico rappresenta il trattamento di elezione, e lesioni con grave ed estesa perdita di smalto, ove è indicato il trattamento ricostruttivo conservativo. I materiali utilizzabili sono sia i sistemi adesivi dentinaii con la tecnica sopra descritta, seguita ovviamente dall’applicazione del composito, sia l’applicazione di cementi vetro-ionomerici fotopolimerizzabili. Questo tipo di intervento, come già notato, è riservato solo ai casi con deficit di sostanza o quando l'ipersensibilità è estremamente severa. Il passaggio terapeutico successivo è, ovviamente, il trattamento endodontico del dente stesso. Finally, in the presence of widespread and severe dentinal sensitivity, it is necessary to distinguish between lesions with periodontal tissue deficiency, in which surgical treatment is the treatment of choice, and lesions with severe and extensive loss of enamel, where conservative reconstructive treatment is indicated. The materials that can be used are both the dentine adhesive systems with the technique described above, obviously followed by the application of the composite, and the application of photopolymerizable glass ionomer cements. This type of intervention, as already noted, is reserved only for cases with substance deficiency or when hypersensitivity is extremely severe. The next therapeutic step is, of course, the endodontic treatment of the tooth itself.
Oltre ai trattamenti consolidati sopra riportati, altra letteratura soprattutto brevettale propone l'uso (in aggiunta ai materiali apatitici micronizzati e ultramicronizzati già citati), di fosfati di calcio in forma amorfa, sia con lo scopo di remineralizzare (e, opzionalmente, fluorurate) i tessuti dentari, sia con quello di ridurre la sensibilità dentinale. Il brevetto USA No. 5.268.167 (American Dentai Association Health Foundation) descrive a tale scopo l’uso di fosfati di calcio amorfi (ACP o fosfato di Ca amorfo, ACPF o fluorofosfato di Ca amorfo, ACCP o carbonato-fosfato di Ca amorfo). Secondo il testo, tali sali in forma amorfa, o soluzioni che li possono originare per precipitazione, vengono applicati sulla superficie dei tessuti dentari e si depositano su di essa ed all'interno dei tessuti stessi, dove si convertono in apatite cristallina svolgendo un’azione remineralizzante e riduttrice della sensibilità dentinale. Sulla stessa linea, la domanda di brevetto intemazionale PCT No. WO 94/04460 (della stessa titolare) presenta anche il fosfato ACCPF (fluorofosfato-carbonato di Ca amorfo) come nuovo composto di particolare interesse allo stesso scopo. In addition to the above-mentioned consolidated treatments, other especially patent literature proposes the use (in addition to the micronized and ultramicronized apatitic materials already mentioned), of calcium phosphates in amorphous form, both with the aim of remineralizing (and, optionally, fluorinated) the dental tissues, both with that of reducing dentinal sensitivity. US Patent No. 5,268,167 (American Dentai Association Health Foundation) describes for this purpose the use of amorphous calcium phosphates (ACP or amorphous Ca phosphate, ACPF or amorphous Ca fluorophosphate, ACCP or amorphous Ca carbonate-phosphate ). According to the text, these salts in amorphous form, or solutions that can originate them by precipitation, are applied to the surface of the dental tissues and are deposited on it and inside the tissues themselves, where they are converted into crystalline apatite carrying out an action remineralizing and reducing dentinal sensitivity. Along the same lines, the international patent application PCT No. WO 94/04460 (of the same owner) also presents the phosphate ACCPF (fluorophosphate-carbonate of amorphous Ca) as a new compound of particular interest for the same purpose.
Alla luce dello stato della tecnica sopra sintetizzato, la presente invenzione si propone pertanto lo scopo di fornire un prodotto biocompatibile a base sostanzialmente apatitica che sia in grado di rispondere in maniera soddisfacente a varie esigenze terapeutiche in campo odontostomatologico e, in primo luogo, sia capace di contrastare in maniera efficace e duratura il fenomeno della sensibilità dentinale, occludendo e cementando i tubuli dentinali in profondità, ed esplicando un'azione desensibilizzante che resiste anche all’attacco di agenti chimicamente aggressivi presenti nell’ambiente orale, come bevande ed alimenti addi. In light of the state of the art summarized above, the present invention therefore proposes the aim of providing a biocompatible product with a substantially apatitic basis that is able to satisfactorily respond to various therapeutic needs in the odontostomatology field and, first of all, is capable of to effectively and lastingly counteract the phenomenon of dentinal sensitivity, occluding and cementing the dentinal tubules in depth, and carrying out a desensitizing action that also resists the attack of chemically aggressive agents present in the oral environment, such as drinks and addi food.
Secondo la presente invenzione, è stato ora trovato che i materiali apatitici caratterizzati da una struttura nanocristallina (in contrasto con le strutture amorfe e microcristalline note, comprese quelle ultramicronizzate) si prestano agli scopi sopra indicati in modo notevolmente migliore, permettendo di conseguire risultati terapeutici ragguardevoli, fino all'eliminazione completa della sensibilità dentinale e, inoltre, con una apprezzabile remineralizzazione dei tessuti dentari. Tali risultati sono possibili in virtù delle particolarità uniche delle nanostrutture cristalline, che ne fanno dei materiali avanzati di grande potenziale in molti campi applicativi. According to the present invention, it has now been found that the apatitic materials characterized by a nanocrystalline structure (in contrast to the known amorphous and microcrystalline structures, including the ultramicronized ones) lend themselves to the purposes indicated above in a considerably better way, allowing to achieve remarkable therapeutic results , up to the complete elimination of dentinal sensitivity and, moreover, with an appreciable remineralization of the dental tissues. These results are possible thanks to the unique peculiarities of crystalline nanostructures, which make them advanced materials of great potential in many fields of application.
In generale, i materiali nanocristallini sono materiali artificialmente sintetizzati, caratterizzati da una fase costitutiva o da strutture granulari modulate su una scala di lunghezza normalmente inferiore ai 100 nm. A seconda del numero di dimensioni in cui si presentano a struttura nanometrica, vengono classificati con dimensionalità zero (cluster di atomi - ad esempio dispersi in una matrice non nanocristallina -, filamenti o tubuli), con dimensionalità uno (multistrati, cioè strati nanometrici nella sola direzione dello spessore), dimensionalità due (sovrapposizioni granulari, ultrafini o strati sepolti), o dimensionalità tre (materiali nanofasici, in cui i tutte le fasi costitutive sono di proporzioni nanometriche su tre dimensioni) (R.W. Siegei, in Materials Science and Technology, Voi. 15: Processing of Metals and Alloys, R.W. Cahn, 583 (1991)). Le particolari proprietà dei materiali nanocristallini rispetto a quelli tradizionali derivano dalla combinazione delle loro tre caratteristiche fondamentali e distintive: domini atomici (cluster, grani, strati o fasi) spazialmente limitati a meno di 100 nm, frazioni atomiche significative associate ad ambienti di interfaccia (cioè bordo di grano, interfacce ed eterofase e superfici libere) e interazioni fra i loro domini costitutivi. In general, nanocrystalline materials are artificially synthesized materials, characterized by a constitutive phase or by granular structures modulated on a length scale normally less than 100 nm. Depending on the number of dimensions in which they have a nanometric structure, they are classified with zero dimensionality (clusters of atoms - for example dispersed in a non-nanocrystalline matrix -, filaments or tubules), with one dimensionality (multilayers, i.e. nanometric layers in the only thickness direction), two dimensionality (granular, ultrafine overlays or buried layers), or three dimensionality (nanophasic materials, in which all the constituent phases are of nanometric proportions over three dimensions) (R.W. Siegei, in Materials Science and Technology, Voi . 15: Processing of Metals and Alloys, R.W. Cahn, 583 (1991)). The particular properties of nanocrystalline materials compared to traditional ones derive from the combination of their three fundamental and distinctive characteristics: atomic domains (clusters, grains, layers or phases) spatially limited to less than 100 nm, significant atomic fractions associated with interface environments (i.e. grain boundary, interfaces and heterophases and free surfaces) and interactions between their constitutive domains.
Attualmente si possono produrre in maniera economica, mediante una molteplicità di processi sia fisici sia chimici, cluster di atomi nel regime di dimensionalità nanometrica, contenenti da centinaia a decine di migliaia di atomi, in numero tale che essi si possano assemblare in materiali che possono trarne vantaggio incorporando una molteplicità di effetti relativi alia dimensione in un’unica materia. Questi ultimi variano dagli effetti elettronici di dimensione quantica causati dal confinamento spaziale degli elettroni di valenza alla soppressione di meccanismi di difetto reticolare, quali generazione di dislocazione e migrazione verso dimensioni granulari limitate. La base delle particolari prestazioni dei materiali nanostrutturati è nel fatto che una proprietà fisica della materia si altera quando l’entità o il meccanismo responsabile di tale proprietà (o la loro combinazione) vengono confinati all'interno di uno spazio (definito dalla dimensione dell'insieme di atomi) minore di una certa lunghezza critica associata con quell'entità o quel meccanismo. Quindi, ad esempio, un metallo che sia tradizionalmente duttile in virtù della consueta facilità nel creare e spostare dislocazioni attraverso il suo reticolo cristallino diventerà significativamente più duro riducendo le dimensioni granulari sino ad un punto critico in cui le sorgenti di dislocazione non sono più in grado di funzionare ai bassi livelli della sollecitazione applicata. Currently, clusters of atoms in the nanometric dimensionality regime, containing from hundreds to tens of thousands of atoms, in such a number that they can be assembled into materials that can be obtained advantage by incorporating a multiplicity of dimension-related effects into a single material. The latter range from quantum-dimensional electronic effects caused by the spatial confinement of valence electrons to the suppression of lattice defect mechanisms, such as dislocation generation and migration to limited granular dimensions. The basis of the particular performance of nanostructured materials is in the fact that a physical property of matter is altered when the entity or mechanism responsible for that property (or their combination) is confined within a space (defined by the size of the set of atoms) less than a certain critical length associated with that entity or mechanism. Thus, for example, a metal that is traditionally ductile by virtue of the usual ease in creating and moving dislocations across its crystal lattice will become significantly harder by reducing the grain size to a critical point where the dislocation sources are no longer able. to function at low levels of applied stress.
Oltre che dalle dimensioni del loro dominio ultrafino (grani o strati), i materiali nanocristallini sono dominati dal grande numero di interfacce. Dato che le interfacce in essi presenti sono molto più numerose rispetto ai materiali tradizionali, un appropriato controllo, nella sintesi, della natura delle interfacce create fra le fasi costitutive conduce ad un controllo sulla natura delle interazioni attraverso di esse. Per avere un'idea dell'importanza che l’ambiente interfacciale riveste in un materiale nanocristallino basta considerare, ad esempio, che in un materiale con diametro granulare medio di 5-10 nm le percentuali di atomi nei bordi di grano variano tra iM5 e il 50%. In addition to the size of their ultrafine domain (grains or layers), nanocrystalline materials are dominated by the large number of interfaces. Since the interfaces present in them are much more numerous than in traditional materials, an appropriate control, in the synthesis, of the nature of the interfaces created between the constitutive phases leads to a control over the nature of the interactions through them. To get an idea of the importance of the interfacial environment in a nanocrystalline material, it is sufficient to consider, for example, that in a material with an average granular diameter of 5-10 nm, the percentages of atoms in the grain boundaries vary between iM5 and 50%.
Alla luce delle caratteristiche generali dei materiali nanocristallini a cui si è sopra accennato, per l'uso proposto secondo l’invenzione i materiali nanostrutturati a base apatitica si dimostrano in possesso non solo delle dimensioni granulari corrette per poter facilmente penetrare in profondità all’interno dei tubuli dentinali (che, come detto, hanno diametri dell’ordine di 1 ,3-3,5 pm), ma anche di proprietà chimicofisiche particolari legate alla loro natura nanocristallina, tra cui la notevole reattività chimica di superficie e l’igroscopicità, che fanno sì che il materiale non solo penetri meccanicamente all’interno dei tubuli, ma ne cementi le pareti interne sia rigonfiandosi sia reagendo prontamente con i tessuti naturali, ricristallizzando a seguito del carattere metastabile del sistema nanocristallino che nel caso specifico può presentare una<~>alta difettualità. In light of the general characteristics of the nanocrystalline materials mentioned above, for the proposed use according to the invention, the apatite-based nanostructured materials prove to possess not only the correct granular dimensions to be able to easily penetrate deep inside the dentinal tubules (which, as mentioned, have diameters of the order of 1.3-3.5 pm), but also of particular chemical-physical properties linked to their nanocrystalline nature, including the remarkable chemical surface reactivity and hygroscopicity, which ensure that the material not only mechanically penetrates inside the tubules, but cements the internal walls, both swelling and reacting promptly with the natural tissues, recrystallizing as a result of the metastable character of the nanocrystalline system which in the specific case may present a <~> high defects.
Materiali a base apatitica caratterizzati da una struttura nanocristallina risultano finora in qualche modo descritti soltanto nella domanda di brevetto intemazionale PCT No, WO 97/17285 (Etex Corp,), relativa alla sintesi a bassa temperatura di apatite a bassa cristallinità da utilizzare in trapianti di tessuti ossei. Nella definizione di “materiale a bassa cristallinità” data in tale testo, infatti, sono compresi genericamente sia i materiali amorfi che quelli nanocristaliini (con domini cristallini debordine dei nm o degli A). Tale documento, tuttavia, riguarda esclusivamente la produzione di materiali ossei sintetici riassorbibili, i quali, per l’uso a cui sono destinati, vengono formati in stampi a dare elementi solidi, e per i quali l'unico requisito d'interesse è la capacità del materiale di mimare i tessuti ossei naturali, così da poter essere integrato e riassorbito in detti tessuti. Le applicazioni in campo ortopedico e in campo odontostomatologico di tale materiale differiscono tra loro in quanto nel primo caso il materiale deve soddisfare requisiti di stabilità, capacità osteointegrative e in alcuni casi osteoinduttive (rapporto diretto fra materiale e cellule), mentre nel secondo caso il materiale deve interagire con tessuti minerali diversi dall’osso per caratteristiche chimiche e strutturali e di differente componente organica, per cui dovranno prevalere le capacità del materiale in senso di reattività di superficie e metastabilità. Inoltre, l’ambito ortopedico che prevede interventi sull'osso rappresenta un sistema che interagisce con il circolo ematico e non soggetto a variazioni ambientali dovute al contatto con l’esterno (variazioni di pH, variazioni composizionali di vario tipo), esattamente al contrario di ciò che si verifica nell'ambito orale e quindi alla superficie del dente. Apatite-based materials characterized by a nanocrystalline structure have so far been somehow described only in the international patent application PCT No, WO 97/17285 (Etex Corp,), relating to the low temperature synthesis of low crystallinity apatite to be used in transplants of bone tissues. In fact, the definition of “low crystallinity material” given in this text generically includes both amorphous and nanocrystalline materials (with crystalline domains overflowing of nm or A). This document, however, exclusively concerns the production of resorbable synthetic bone materials, which, for their intended use, are formed in molds to give solid elements, and for which the only requirement of interest is the capacity of the material to mimic natural bone tissues, so that it can be integrated and reabsorbed in said tissues. The applications of this material in the orthopedic and odontostomatology fields differ in that in the first case the material must satisfy requirements of stability, osteointegrative and in some cases osteoinductive (direct relationship between material and cells), while in the second case the material it must interact with mineral tissues other than bone for chemical and structural characteristics and with different organic components, so the material's capabilities in terms of surface reactivity and metastability must prevail. Furthermore, the orthopedic field that involves interventions on the bone represents a system that interacts with the bloodstream and is not subject to environmental variations due to contact with the outside (pH variations, compositional variations of various types), exactly as opposed to what occurs in the oral area and therefore on the surface of the tooth.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione l'uso di materiali nanostrutturati a base apatitica di formula generale: Therefore, the specific object of the present invention is the use of nanostructured materials with an apatitic base having a general formula:
in cui: M è un catione diverso da Ca<2+>, B è un anione diverso dallo ione PO4<3>·, A è scelto tra O<2->, C03<2>", F<' >e Cl-, x è un numero compreso tra 0 e 9, y è un numero compreso tra 0 e 5, 2 è un numero compreso tra 0 e 2, detti numeri potendo anche essere non interi, con la condizione che la somma delle cariche dei cationi Ca e M è pari alla somma delle cariche degli anioni P04<3>", B e A, where: M is a cation other than Ca <2+>, B is an anion other than the PO4 ion <3> ·, A is chosen from O <2->, C03 <2> ", F <'> and Cl -, x is a number between 0 and 9, y is a number between 0 and 5, 2 is a number between 0 and 2, said numbers may also be non-integers, with the condition that the sum of the charges of the cations Ca and M is equal to the sum of the charges of the anions P04 <3> ", B and A,
aventi dimensioni medie delie cristalliti comprese tra 0,5 e 200 nm, per la produzione di preparati per applicazioni odontostomatologiche, utili per la riparazione e la protezione dei tessuti dentari, e in modo specifico per la terapia della sensibilità dentinale e per la remineralizzazione dello smalto e della dentina. In modo specifico, detti materiali nanostrutturati possono presentare deformazioni e difetti reticlolari. having an average crystallite size between 0.5 and 200 nm, for the production of preparations for odontostomatological applications, useful for the repair and protection of dental tissues, and specifically for the therapy of dentinal sensitivity and for the remineralization of enamel and dentin. Specifically, said nanostructured materials can exhibit reticlular deformations and defects.
Come è noto, le apatiti rappresentano il principale processo inorganico di calcificazione di tessuti normali (smalto, dentina, cemento, osso) e si ritrovano associate con altri minerali, fosfati e non, in calcificazioni patologiche. La principale tra queste, l’idrossiapatite 0 idrossilapatite (HA), la cui formula stechiometrica è Ca-,o(P04)e(OH)2 (o Ca5(P02)30H) e che, nella forma sintetica (biocompatibile), è l’apatite commercialmente più sfruttata per diverse indicazioni in odontoiatria, ortopedia e chirurgia maxillo-facciale, non si trova mai pura nei tessuti biologici. Ciò è dovuto alle possibili sostituzioni isomorfe degli ioni Ca<2+>, PO4<3>- e OH-. Lo ione calcio può essere sostituito totalmente o parzialmente da numerosi cationi generalmente (ma non esclusivamente) a numero di ossidazione 2; io ione fosfato (sito B) può essere sostituito da ioni carbonato, idrogenofosfato, pirofosfato, solfato, alluminato e silicato, e lo ione ossidrile (sito A) può essere sostituito da ioni alogenuri, carbonato e ossido. As is known, apatites represent the main inorganic process of calcification of normal tissues (enamel, dentin, cement, bone) and are found associated with other minerals, phosphates and not, in pathological calcifications. The main among these, hydroxyapatite or hydroxylapatite (HA), whose stoichiometric formula is Ca-, o (P04) and (OH) 2 (or Ca5 (P02) 30H) and which, in the synthetic (biocompatible) form, is the commercially most exploited apatite for various indications in dentistry, orthopedics and maxillofacial surgery, is never found pure in biological tissues. This is due to the possible isomorphic substitutions of Ca <2+>, PO4 <3> - and OH- ions. The calcium ion can be totally or partially replaced by numerous cations generally (but not exclusively) with oxidation number 2; I phosphate ion (site B) can be replaced by carbonate, hydrogen phosphate, pyrophosphate, sulfate, aluminate and silicate ions, and the hydroxyl ion (site A) can be replaced by halide, carbonate and oxide ions.
Rispetto al valore di 1 ,67 relativo al composto stechiometrico, le apatiti biologiche presentano un rapporto molare Ca/P compreso tra 1,53 e 1,74 (in particolare, compreso tra 1,53 e 1,64 per lo smalto dentale, tra 1 ,62 e 1 ,68 per la dentina e tra 1 ,72 e 1 ,80 per l’osso). Nel complesso, le cause di oscillazione del rapporto Ca/P possono essere indicate in: 1) vacanze reticolari; 2) ioni isomorficamente sostituiti o adsorbiti sulla superficie del reticolo (ad esempio, la sostituzione dell'anione PO4<3>· con idrogenofosfato, divalente, porta ad una riduzione del tenore di calcio) ; 3) coesistenza 0 presenza di possibili precursori costituiti da fosfati con riverso rapporto Ca/P. Tra questi, in particolare, il β-tricalciofosfato (β-TCP, Ca3(P04)2, un ortofosfato anche noto come fosfato di calcio tribasico), il calcio fosfato amorfo (ACP), l’ottacalcio fosfato (OCP, Ca8H2(P04)e'5H20), il dicalcio fosfato diidrato (DCPD, CaHP04-2H20, anche noto come idrogenofosfato di calcio, fosfato di calcio dibasico o dicalcio ortofosfato). Come si evince dalle relative formule, i valori del rapporto molare Ca/P per alcuni dei fosfati considerati sono i seguenti: Compared to the value of 1.67 relative to the stoichiometric compound, biological apatites have a molar Ca / P ratio between 1.53 and 1.74 (in particular, between 1.53 and 1.64 for dental enamel, between 1, 62 and 1.68 for dentin and between 1.72 and 1.80 for bone). Overall, the causes of oscillation of the Ca / P ratio can be indicated in: 1) reticular holidays; 2) ions isomorphically substituted or adsorbed on the surface of the lattice (for example, the replacement of the anion PO4 <3> · with hydrogen phosphate, divalent, leads to a reduction of the calcium content); 3) coexistence or presence of possible precursors consisting of phosphates with reverse Ca / P ratio. Among these, in particular, β-tricalciophosphate (β-TCP, Ca3 (P04) 2, an orthophosphate also known as tribasic calcium phosphate), amorphous calcium phosphate (ACP), octacalcium phosphate (OCP, Ca8H2 (P04 ) and 5H20), dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHP04-2H20, also known as calcium hydrogen phosphate, dibasic calcium phosphate or dicalcium orthophosphate). As can be seen from the relative formulas, the values of the Ca / P molar ratio for some of the phosphates considered are the following:
Più correttamente, le apatiti biologiche possono essere descritte come carbonato-apatiti non stechiometriche, contenenti, in genere come impurezze, ioni diversi. Per queste ragioni esse presentano variazioni di morfologia, di cristallinità e di proprietà chimiche e chimico-fisiche. More correctly, biological apatites can be described as non-stoichiometric carbonate-apatites, generally containing different ions as impurities. For these reasons they show variations in morphology, crystallinity and chemical and chemical-physical properties.
Tra i possibili fosfati e materiali apatitici presenti in natura e ottenibili per via sintetica che hanno un interesse per la produzione di materiali utili in campo odontostomatologico e biomedico, si è già notato che l’idrossiapatite [CasiPC^feOH] rappresenta il materiale più conosciuto. Essa presenta una struttura in cui gli ioni fosfato e gli ioni calcio sono disposti in prima approssimazione secondo un prisma esagonale; nella direzione di allungamento (asse cristallografico c) il prisma è attraversato da un canale con diametro di circa 3-3,5 A, entro il quale sono posizionati i gruppi OH- o eventuali altri ioni sostituenti (per es. fluoro e cloro). L'HA può cristallizzare in due forme: una monoclina (gruppo spaziale P21/b) ed una esagonale (gruppo spaziale Pe^m). Nella forma monoclina, lungo l'asse c è presente un asse di simmetria binario, mentre nella forma esagonale l'asse di simmetria diventa esagonale. Among the possible phosphates and apatitic materials present in nature and obtainable synthetically that have an interest in the production of materials useful in the dental and biomedical fields, it has already been noted that hydroxyapatite [CasiPC ^ feOH] is the best known material. It has a structure in which the phosphate ions and calcium ions are arranged in a first approximation according to a hexagonal prism; in the elongation direction (crystallographic axis c) the prism is crossed by a channel with a diameter of about 3-3.5 A, within which the OH- groups or any other substituent ions (eg fluorine and chlorine) are positioned. HA can crystallize in two forms: a monoclinic (space group P21 / b) and a hexagonal (space group Pe ^ m). In the monoclinic form, along the c axis there is a binary axis of symmetry, while in the hexagonal form the axis of symmetry becomes hexagonal.
Alcuni Autori hanno ipotizzato per i campioni biologici una contemporanea presenza di calcio fosfato amorfo (ACP) e di HA poco cristallina. Questi due fosfati si differenzierebbero per una diversa intensità dei raggi X diffratti, pur con il medesimo allargamento dei picchi. Gli stessi Autori ipotizzano che il tessuto osseo contenga queste due fasi, delle quali la prima a depositarsi sarebbe l'ACP; nel tempo quest’ultima fase subirebbe una trasformazione in HA microcristallina secondo un processo di parziale solubilizzazione con successiva rinucleazione. Il processo di trasformazione dell'ACP sembra essere regolato da fattori ambientali (ATP, Pirofosfati, Mg<2+>, ecc.) che stabilizzano con la loro presenza una delle due fasi. Some authors have hypothesized for the biological samples a simultaneous presence of amorphous calcium phosphate (ACP) and low crystalline HA. These two phosphates would be differentiated by a different intensity of the diffracted X-rays, even with the same widening of the peaks. The same authors hypothesize that the bone tissue contains these two phases, of which the first to be deposited would be the ACP; over time, this last phase would undergo a transformation into microcrystalline HA according to a partial solubilization process with subsequent renucleation. The transformation process of ACP seems to be regulated by environmental factors (ATP, Pyrophosphates, Mg <2+>, etc.) which stabilize one of the two phases with their presence.
Anche rottacalciofosfa è stato Also rottacalciofosfa was
rilevato in campioni biologici. La sua struttura cristallina risulta essere molto simile a quella deli’idrossiapatite. Infatti, l'OCP può trasformarsi in HA attraverso un semplice meccanismo chimico quale l'idrolisi in situ dei cristalli già formati. Questo tipo di trasformazione, considerata irreversibile, permette l'inglobamento di ioni estranei nel reticolo cristallino. Tale processo potrebbe anche essere regolato da una trasformazione "strato per strato", nel senso che man mano si deposita OCP in strati dello spessore di una cella elementare, questi idrolizzano e si trasformano in due strati costituiti da due celle elementari di HA. Si può considerare l'OCP come mediatore tra la fase acquosa e quella apatitica. Il tipo di prodotto ottenuto (OCP o HA) dipende dalle velocità relative del processo di precipitazione di OCP e di trasformazione in HA. detected in biological samples. Its crystalline structure is very similar to that of hydroxyapatite. In fact, the OCP can transform into HA through a simple chemical mechanism such as the in situ hydrolysis of the crystals already formed. This type of transformation, considered irreversible, allows the incorporation of foreign ions in the crystal lattice. This process could also be regulated by a "layer by layer" transformation, in the sense that as OCP is deposited in layers of the thickness of an elementary cell, these hydrolyze and transform into two layers consisting of two elementary cells of HA. OCP can be considered as a mediator between the aqueous and apatitic phases. The type of product obtained (OCP or HA) depends on the relative rates of the precipitation process of OCP and transformation into HA.
Per quanto riguarda la possibile sostituzione dei cationi nella formula dell’apatite, nonostante questo problema sia stato studiato in letteratura, l'unica informazione di un certo interesse è che le soluzioni solide sono strutturalmente più ordinate quando il catione sostituente è di grandi dimensioni. Non si può prevedere a priori la capacità di sostituzione dei calcio con ioni cristallochimicamente simili, e anche quando ciò avviene, il campo di sostituzione isomorfa può essere parziale. È' accertato comunque che il metodo di preparazione influisce in modo sostanziale sull'entità della sostituzione. Regarding the possible substitution of cations in the apatite formula, although this problem has been studied in the literature, the only information of some interest is that solid solutions are structurally more ordered when the substituent cation is large. The substitution capacity of calcium with crystallochemically similar ions cannot be predicted a priori, and even when this occurs, the isomorphic substitution field can be partial. However, it is ascertained that the method of preparation has a substantial influence on the extent of the replacement.
In ambiente acquoso e in condizioni simili a quelle fisiologiche, ioni Mg<2+ >inibiscono la precipitazione di idrossiapatite e promuovono la formazione di β-tricalciofosfato. Infatti, quando la concentrazione di magnesio supera il 10% si ha la formazione contemporanea di HA e di β-TCP, che risulta essere l'unico prodotto a precipitare quando la concentrazione supera il 25%. Il riscontro che il magnesio sostituisce il calcio nel β-TCP viene evidenziato dallo spostamento dei massimi di diffrazione X degli spettri di polveri nei medesimi campioni. In aqueous environment and under conditions similar to physiological ones, Mg <2+> ions inhibit the precipitation of hydroxyapatite and promote the formation of β-tricalciophosphate. In fact, when the magnesium concentration exceeds 10%, there is the simultaneous formation of HA and β-TCP, which is the only product to precipitate when the concentration exceeds 25%. The finding that magnesium replaces calcium in β-TCP is evidenced by the displacement of the X diffraction maxima of the dust spectra in the same samples.
Comunque, nelle apatiti biologiche il contenuto in magnesio è molto basso (attorno ail'1%), ed è limitato ad una deposizione superficiale. Ciò è dimostrato dal fatto che durante la fase iniziale della dissoluzione di apatiti biologiche (ossee e smalto dentale) si può osservare un rilascio prevalente degli ioni magnesio. Nelle apatiti magnesiosostituite, i parametri reticolari mostrano una leggera contrazione, così come le bande dello spettro I.R. si spostano a frequenze più basse coerentemente con la minor massa atomica del magnesio e con la diversa energia di interazione Mg-O. However, in biological apatites the magnesium content is very low (around 1%), and is limited to a superficial deposition. This is evidenced by the fact that during the initial phase of dissolution of biological apatites (bone and dental enamel) a prevalent release of magnesium ions can be observed. In magnesium-substituted apatites, the lattice parameters show a slight contraction, as do the bands of the I.R. they move to lower frequencies coherently with the lower atomic mass of magnesium and with the different interaction energy Mg-O.
Lo stronzio è presente nelle apatiti biologiche solo a livello di impurezze e può sostituire il calcio causando un’espansione degli assi a e c. La presenza di questo elemento in apatiti per uso odontostomatologico è ritenuta importante in relazione ad un possibile effetto cariostatico (oltre all'ipotizzato effetto di riduzione della sensibilità dentinale), e conferisce all’apatite una minor solubilità e una maggiore resistenza ai trattamenti termici. Strontium is present in biological apatites only at the level of impurities and can replace calcium causing an expansion of the a and c axes. The presence of this element in apatite for odontostomatological use is considered important in relation to a possible cariostatic effect (in addition to the hypothesized effect of reducing dentinal sensitivity), and gives apatite less solubility and greater resistance to heat treatments.
Per quanto attiene al bario, neli'idrossiapatite questo catione non sostituisce il calcio in maniera isomorfa in tutto l'intervallo di concentrazione. Infatti, la variazione dei parametri reticolari comporta una dilatazione dei lati della cella. As regards barium, in hydroxyapatite this cation does not replace calcium in an isomorphous manner throughout the concentration range. In fact, the variation of the lattice parameters involves an expansion of the sides of the cell.
Come già notato, la struttura di base dell'idrossiapatite può anche essere sostituita con gruppi anionici. In particolare, nelle carbonato-apatiti lo ione carbonato può sostituire lo ione idrossido (sito A) o lo ione fosfato (sito B) o entrambi. Benché la sostituzione dello ione carbonato nel sito B sia preferenziale nei campioni biologici, è però possibile ottenere carbonato-apatiti di tipo A per via sintetica mediante reazioni ad alta temperatura. D'altra parte, per precipitazione da soluzioni si ottengono prevalentemente carbonato-apatiti di tipo B o di tipo misto A+B. As already noted, the basic structure of hydroxyapatite can also be replaced with anionic groups. In particular, in carbonate-apatites the carbonate ion can replace the hydroxide ion (site A) or the phosphate ion (site B) or both. Although the substitution of the carbonate ion at site B is preferential in biological samples, it is however possible to obtain carbonate-apatites of type A synthetically by means of high temperature reactions. On the other hand, by precipitation from solutions mainly type B or mixed type A + B carbonate-apatites are obtained.
La presenza dello ione carbonato nei diversi siti, difficilmente rilevabile mediante diffrattometria X, può essere evidenziata attraverso spettroscopia I.R. in quanto la posizione delle bande di assorbimento delio ione carbonato è in diretta dipendenza con il sito occupato. La presenza dello ione carbonato neli'idrossiapatite modifica le dimensioni reticolari: se questo occupa il sito A si ha un aumento dei parametro a in conseguenza delle maggiori dimensioni dello ione C03<2>' rispetto allo ione OH-; se occupa invece il sito B il medesimo parametro a subisce una contrazione dovuta alle minori distanze 0-0 nello ione CO3<2>' rispetto allo ione PO^. Inoltre, è stato osservato che l'inclusione dello ione carbonato nell’apatite comporta una diminuzione e una diversa morfologia dei cristalli, che non si presentano più aghiformi ma con spigoli di dimensioni fra loro comparabili. Anche la solubilità aumenta, mentre la stabilità termica diminuisce. The presence of the carbonate ion in the different sites, difficult to detect by X diffractometry, can be highlighted by I.R. since the position of the carbonate ion absorption bands is in direct dependence on the occupied site. The presence of the carbonate ion in the hydroxyapatite modifies the reticular dimensions: if this occupies site A there is an increase in the parameter a as a consequence of the greater dimensions of the C03 <2> 'ion compared to the OH- ion; if instead it occupies the site B, the same parameter a undergoes a contraction due to the shorter distances 0-0 in the ion CO3 <2> 'with respect to the ion PO ^. Furthermore, it has been observed that the inclusion of the carbonate ion in apatite leads to a decrease and a different morphology of the crystals, which are no longer needle-like but with edges of comparable size. Solubility also increases, while thermal stability decreases.
Nelle fluoro- e cioroapatiti gii ioni F- e Cl-, rispettivamente, si sostituiscono all’ossidrile; tale sostituzione, teoricamente, può essere totale. La fluoroapatite è caratterizzata da un aumento delle dimensioni del cristallo, da una diminuzione del parametro a della cella elementare, da una minore solubilità e da stabilità termica accresciuta. Dalla minor solubilità, e quindi dalla maggiore stabilità reticolare delle fluoroapatiti, deriva l'attuale impiego dello ione fluoro nella terapia delle patologie ossee e della carie dentale. In the fluoro- and choroapatites, the F- and Cl- ions, respectively, replace the hydroxyl; this replacement, theoretically, can be total. Fluoroapatite is characterized by an increase in the size of the crystal, a decrease in the parameter a of the unit cell, a lower solubility and increased thermal stability. The current use of the fluorine ion in the therapy of bone pathologies and dental caries derives from the lower solubility, and therefore from the greater reticular stability of the fluorapatites.
La cloroapatite è caratterizzata da un'espansione del lato a e da una contrazione dei lato c della cella elementare. Il diverso comportamento reticolare della cloroapatite rispetto alla fluoroapatite deriva dalla notevole diversità del raggio ionico dei due alogeni: nella fluoroapatite lo ione fluoro si trova sull'asse senario ubicato sul piano costituito dai tre ioni calcio, mentre nelle cioroapatiti lo ione cloro si distacca leggermente dal piano degli ioni metallici. Questo fenomeno comporta le variazioni parametriche sopra citate della cloroapatite, mentre la cristallinità non sembra essere influenzata significativamente, anche se la stabilità termica diminuisce. È possibile osservare la presenza di soluzioni solide in tutto l'intervallo di concentrazione fra fiuoroapatiti e apatiti ed anche fra cioroapatiti e apatiti; soluzioni solide si possono avere anche fra fiuoroapatiti e cioroapatiti. Chloroapatite is characterized by an expansion of the a side and a contraction of the c side of the unit cell. The different reticular behavior of chloroapatite with respect to fluoroapatite derives from the considerable difference in the ionic radius of the two halogens: in fluoroapatite the fluorine ion is located on the senary axis located on the plane consisting of the three calcium ions, while in the cioroapatites the chlorine ion detaches itself slightly from the plane of metal ions. This phenomenon involves the aforementioned parametric variations of the chloroapatite, while the crystallinity does not seem to be significantly affected, even if the thermal stability decreases. It is possible to observe the presence of solid solutions in the whole concentration range between fiuoroapatites and apatites and also between cioroapatites and apatites; solid solutions can also be found between fiuoroapatites and cioroapatites.
La non stechiometria delle apatiti biologiche può essere causata anche dalla presenza dello ione idrogenofosfato HP04<2>-; questo ione è contenuto in modo particolare nello smalto dentale, in quantità comprese fra il 5% e il 15% ed ha l’effetto di aumentare la solubilità dell'idrossiapatite. La presenza di idrogenofosfato nelle apatiti biologiche e sintetiche non è facilmente rilevabile, in quanto Io ione carbonato, quasi sempre presente, maschera le bande di assorbimento I.R. e provoca una simile variazione dei parametri di cella. L'originale presenza di HP04<2>' può essere evidenziata dalla formazione di pirofosfato, riscaldando i campioni apatitici fra i 400X e i 500°C. The non-stoichiometry of biological apatites can also be caused by the presence of the hydrogen phosphate ion HP04 <2> -; this ion is contained in a particular way in the dental enamel, in quantities between 5% and 15% and has the effect of increasing the solubility of hydroxyapatite. The presence of hydrogen phosphate in biological and synthetic apatites is not easily detectable, as the carbonate ion, almost always present, masks the I.R. and causes a similar variation of the cell parameters. The original presence of HP04 <2> 'can be highlighted by the formation of pyrophosphate, by heating the apatitic samples between 400X and 500 ° C.
Secondo alcune forme di realizzazione specifiche dell'invenzione, pertanto, il catione M è scelto tra i seguenti: H<+>, Na<+>, Mg<2>·*·, K<+>, Sr<2+>, Ba<2+ >e Fé<2->*·, e preferibilmente il valore x è compreso tra 0 e 2. L’anione B è invece scelto, di preferenza, tra C03<2>', HPO4<2>', HC03<*>, P2O7<4>", mentre il valore y può essere ad esempio compreso tra 0 e 2. Per quanto riguarda l’anione A, secondo una scelta specifica esso è assente, il valore di z essendo pari a 0 (idrossiapatiti), mentre secondo un’altra scelta specifica esso è F~, con z = 2 (fluoroapatiti). According to some specific embodiments of the invention, therefore, the cation M is selected from the following: H <+>, Na <+>, Mg <2> *, K <+>, Sr <2+>, Ba <2+> and Fé <2-> * ·, and preferably the value x is between 0 and 2. The anion B is instead chosen, preferably, from C03 <2> ', HPO4 <2>', HC03 <*>, P2O7 <4> ", while the value y can be, for example, between 0 and 2. As regards the anion A, according to a specific choice, it is absent, the value of z being equal to 0 ( hydroxyapatites), while according to another specific choice it is F ~, with z = 2 (fluoroapatites).
L’apatite nanostrutturata oggetto dell’invenzione può essere prodotta mediante uno qualsiasi dei numerosi metodi noti e già utilizzati per la produzione di materiali nanocristallini, come i metodi di sintesi da precursori atomici 0 molecolari (ad es. deposizione chimica o fisica da fase vapore, condensazione in gas, precipitazione chimica, reazioni da aerosol), i metodi di elaborazione di precursori in massa (ad es. per attrito meccanico, per cristallizzazione dallo stato amorfo per separazione di fase), e quelli mutuati dalla natura (sistemi di imitazione biologica). The nanostructured apatite object of the invention can be produced by any of the numerous methods known and already used for the production of nanocrystalline materials, such as synthesis methods from atomic or molecular precursors (e.g. chemical or physical vapor phase deposition, gas condensation, chemical precipitation, aerosol reactions), the methods of processing precursors in bulk (e.g. by mechanical friction, by crystallization from the amorphous state by phase separation), and those borrowed from nature (biological imitation systems) .
La tradizionale deposizione di strati di materiali mediante processi elettrolitici o per condensazione di vapore è stata sfruttata in tempi recenti per deporre materiali di dimensioni nanometriche con notevole controllo e precisione. Tra i metodi nuovi o perfezionati sono da annoverare, in particolare, sistemi mono- o multi-bagno sempre più sofisticati per la deposizione elettrolitica e nuovi metodi di deposizione da fase vapore chimici o fìsici come l’epitassia a fascio molecolare (MBE) e la deposizione di vapore metallo-organico chimica (MOCVD). Tali metodi sono in grado non solo di esercitare un preciso controllo chimico e di spessore degli strati depositati su una scala nanometrica, ma possono anche, in certi casi, controllare la natura delle interfacce all'interno degli strati stessi (L.E. McCandlish, D.E. Polk, R.W. Siegei, and B. H. Kear, Multicomponent Ultrafine Microstructures: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 132 (1989); G. Gumbs, S. Luryi, B. Weiss, and G.W. Wicks. Growth, Processing and Characterization of Semiconductor Heterostructures: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 326 (1994)). The traditional deposition of layers of materials by electrolytic processes or by vapor condensation has been exploited in recent times to lay down materials of nanometric dimensions with remarkable control and precision. Among the new or improved methods are, in particular, increasingly sophisticated single- or multi-bath systems for electrolytic deposition and new chemical or physical vapor deposition methods such as molecular beam epitaxy (MBE) and chemical metal-organic vapor deposition (MOCVD). Such methods are not only capable of exercising precise chemical and thickness control of the deposited layers on a nanometer scale, but can also, in certain cases, control the nature of the interfaces within the layers themselves (L.E. McCandlish, D.E. Polk, R.W. Siegei, and B. H. Kear, Multicomponent Ultrafine Microstructures: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 132 (1989); G. Gumbs, S. Luryi, B. Weiss, and G.W. Wicks. Growth, Processing and Characterization of Semiconductor Heterostructures : Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 326 (1994)).
Diverse nuove opportunità esistono anche nel campo della produzione di materiali nanofasici assemblati da cluster atomici sintetizzati mediante metodi fìsici e chimici. Ad esempio, la precipitazione chimica rappresenta uno dei metodi tradizionali di sintesi di polveri ultrafìni o sospensioni colloidali che è stato applicato con successo nella sintesi di cluster di dimensione nanometrica con distribuzioni dimensionali strette, ad esempio, applicando la tecnica della sintesi sol-gel o il metodo della micella inversa. Attualmente sono anche disponibili molti metodi a reazione di gas ad alta temperatura per la sintesi di cluster nanometrici, o di polveri più grandi con strutture nanometriche (R.W. Siegei, 1991, già cit.). Several new opportunities also exist in the field of manufacturing nanophasic materials assembled from atomic clusters synthesized by physical and chemical methods. For example, chemical precipitation represents one of the traditional methods of synthesis of ultrafine powders or colloidal suspensions that has been successfully applied in the synthesis of nanometer-sized clusters with narrow dimensional distributions, for example, by applying the technique of sol-gel synthesis or the inverse micelle method. Currently, many high-temperature gas reaction methods are also available for the synthesis of nanometric clusters, or of larger powders with nanometric structures (R.W. Siegei, 1991, cited above).
Per quanto attiene a quest'ultimo gruppo di tecniche, la sintesi di materiali nanocristallini tràmite il consolidamento in situ sotto vuoto di particelle ultrafini condensate sotto forma di gas di dimensione nanometrica ha inizio quando un materiale precursore, sia esso un elemento o un composto, viene evaporato in un gas mantenuto a bassa pressione, generalmente molto al di sotto di 1 atmosfera. Gli atomi evaporati perdono energia mediante le collisioni con gli atomi o le molecole del gas e subiscono una condensazione omogenea atta a formare cluster di atomi nell'area altamente supersatura vicina alla sorgente del precursore. Per poter mantenere piccole le dimensioni dei cluster riducendo al minimo l'accrescimento con ulteriori atomi o molecole e la coalescenza da cluster a cluster, occorre rimuovere rapidamente i cluster precedentemente nucleati dalla regione ad elevata supersaturazione. Poiché i cluster sono già sospesi nei gas di condensazione, ciò si può rapidamente ottenere preparando le condizioni per spostare questo gas, ad esempio mediante convezione naturale o per flusso forzato. I cluster sospesi nel gas sono quindi convogliati verso una superficie di raccolta (cosa che avviene mediante termoforesi) e poi posizionati in un dispositivo pistone-incudine per il consolidamento. È anche possibile effettuare, per esempio, una deposizione diretta dei cluster come sottili pellicole o filamenti. As regards the latter group of techniques, the synthesis of nanocrystalline materials through the in situ consolidation under vacuum of ultrafine particles condensed in the form of a nanometric gas begins when a precursor material, be it an element or a compound, is evaporated in a gas maintained at low pressure, generally well below 1 atmosphere. The evaporated atoms lose energy through collisions with the atoms or molecules of the gas and undergo a homogeneous condensation capable of forming clusters of atoms in the highly supersaturated area close to the source of the precursor. In order to keep cluster sizes small by minimizing accretion with additional atoms or molecules and cluster-to-cluster coalescence, previously nucleated clusters from the highly supersaturated region must be rapidly removed. Since the clusters are already suspended in the condensation gases, this can be quickly achieved by preparing the conditions for moving this gas, for example by natural convection or forced flow. The clusters suspended in the gas are then conveyed to a collection surface (which occurs by means of thermophoresis) and then positioned in a piston-anvil device for consolidation. It is also possible to carry out, for example, a direct deposition of clusters as thin films or filaments.
Solo tre grandezze fondamentali, che funzionano una in rapporto all'altra, controllano la formazione di cluster di atomi nel processo di condensazione sotto forma di gas sopra descritto: (McCandiish et al., 1989, già cit.) la velocità di fornitura di atomi verso l’area di supersaturazione in cui avviene fa condensazione, la velocità di rimozione di energia dagli atomi caldi attraverso il mezzo di condensazione, cioè il gas, e (Siegei, 1991, già cit.) la velocità di rimozione dei cluster precedentemente nucieati dall’area di supersaturazione. Only three fundamental quantities, which function in relation to each other, control the formation of clusters of atoms in the condensation process in the form of gas described above: (McCandiish et al., 1989, cited above) the rate of supply of atoms towards the supersaturation area in which condensation occurs, the speed of removal of energy from hot atoms through the condensation medium, i.e. the gas, and (Siegei, 1991, cited above) the speed of removal of the clusters previously nucleus from the 'supersaturation area.
Con il metodo dell’attrito meccanico (destabilizzazione reticolare) si producono nanostrutture non attraverso l’assemblaggio di cluster, ma mediante la decomposizione di strutture a grani grossi provocata da una grave deformazione meccanica. I grani di dimensione nanometrìca formano un nucleo all’interno di bande di scorrimento di materiali precursori altamente deformati trasformando una struttura a grani grossi in una nanofasica. Una forte deformazione è normalmente provocata tramite una frantumazione ad alta energia, ma può anche verificarsi a seguito di fenomeni di usura superficiale (E. Hellstern, H.J. Fecht, Z. Fu e W.L. Johnson., J. Appi. Phys., 65 (1989); C.C. Koch, Nanostructured Mater., 2, 109 (1993)), o con altri metodi di introduzione di alte densità di deformazione (R. Valiev, in Mechanical Properties and Deformation Behaviour of Materials Having Ultra-Fine Microstructures, M. Nastasi, D.M. Parkin, and H. Gleiter. 303 (1993)). Durante il pesante lavoro meccanico sui precursori è anche possibile far reagire diversi materiali in modo che formino nuove fasi e composti. With the mechanical friction method (reticular destabilization) nanostructures are produced not through the assembly of clusters, but through the decomposition of large-grain structures caused by severe mechanical deformation. The nanometer-sized grains form a core within sliding bands of highly deformed precursor materials, transforming a large-grain structure into a nanophasic one. Strong deformation is normally caused by high-energy crushing, but can also occur as a result of surface wear phenomena (E. Hellstern, H.J. Fecht, Z. Fu and W.L. Johnson., J. Appi. Phys., 65 (1989 ); C.C. Koch, Nanostructured Mater., 2, 109 (1993)), or with other methods of introducing high deformation densities (R. Valiev, in Mechanical Properties and Deformation Behavior of Materials Having Ultra-Fine Microstructures, M. Nastasi , D.M. Parkin, and H. Gleiter. 303 (1993)). During the heavy mechanical work on precursors it is also possible to make different materials react so that they form new phases and compounds.
Questo metodo piuttosto diretto e relativamente semplice da attuare permette un pronto accesso alle dimensioni di grani uitrafini utili per gli scopi dell’invenzione e consente di produrre quantità commerciali di materiali, ed è pertanto stato utilizzato per la sintesi dei materiali apatitici nanostrutturati dell’invenzione che sono stati sottoposti alla sperimentazione comparativa descritta nel seguito. Il materiale apatitico nanostrutturato secondo l'invenzione è stato prodotto a partire da apatite a struttura microcristallina mediante destabilizzazione reticolare in ambiente controllato, ad alta energia, sottoponendo il materiale di partenza a trattamento ad alto trasferimento di energia meccanica, che avviene all'interno di una camera di reazione di forma cilindrica tramite urti ad aita energia da parte di sfere rigide contenute all'interno della camera stessa. L’energia cinetica delle sfere viene generata tramite movimento di rotazione della camera rispetto al suo asse principale e di rivoluzione rispetto ad un asse parallelo all'asse principale. Il trasferimento di energia cinetica in energia meccanica di destabilizzazione reticolare avviene attraverso urti tra le sfere e il materiale di partenza. La camera può lavorare sia in aria, sia in gas inerte che sotto vuoto, fino ad un valore di pressione di 1C<6 >torr o con liquidi (alcooli, eteri, olii ed altre molecole organiche). This rather direct and relatively simple method to implement allows ready access to the dimensions of fine grains useful for the purposes of the invention and allows to produce commercial quantities of materials, and has therefore been used for the synthesis of the nanostructured apatitic materials of the invention which were subjected to the comparative experimentation described below. The nanostructured apatitic material according to the invention was produced starting from apatite with a microcrystalline structure by reticular destabilization in a controlled, high-energy environment, subjecting the starting material to a treatment with a high transfer of mechanical energy, which takes place inside a cylindrical reaction chamber by means of high energy impacts by rigid spheres contained within the chamber itself. The kinetic energy of the spheres is generated through the rotation of the chamber with respect to its main axis and revolution with respect to an axis parallel to the main axis. The transfer of kinetic energy into mechanical energy of lattice destabilization occurs through collisions between the spheres and the starting material. The chamber can work both in air, both in inert gas and under vacuum, up to a pressure value of 1C <6> torr or with liquids (alcohols, ethers, oils and other organic molecules).
Il sistema riduce la dimensione delle cristalliti tramite introduzione successiva di difetti reticolari (misurabili tramite tecniche di diffrazione X). In particolare, il materiale nanoapatitico ottenuto col descritto metodo di sintesi ed utilizzato nelle applicazioni riportate presenta una dimensione media delle cristalliti nell'intorno dei 15 nm, con una deformazione media (strain) compresa tra 10<'5 >e 10<'2>. The system reduces the size of the crystallites through the subsequent introduction of lattice defects (measurable by X diffraction techniques). In particular, the nanoapatitic material obtained with the described synthesis method and used in the reported applications has an average crystallite size around 15 nm, with an average strain between 10 <'5> and 10 <' 2> .
I prodotti nanocristallini a base apatitica della presente invenzione rappresentano un materiale che simula la composizione della dentina ed è perfettamente compatibile, sia biologicamente che strutturalmente, con i tessuti dentali, essendo in grado di integrarsi efficientemente e stabilmente con la dentina, e di renderla del tutto impervia. Grazie alle caratteristiche dimensionali, di attività di superficie, di contenuto di difetti delle nanoapatiti ottenute preferibilmente tramite il metodo sopra descritto, si ottiene facilmente sia il riempimento meccanico dei tubuli che la reazione di fissaggio alla parete dei tubulo (remineralizzazione), e la sensibilità dentinaie conseguente alla conduttanza idraulica attraverso la struttura a tubuli delia dentina viene praticamente eliminata. Come già notato, tale permeabilità è un fattore determinante nella teorìa della stimolazione dolorosa dentinaie, perché la presenza di tubuli esposti ed aperti determina, in presenza di adeguati stimoli esterni, il movimento del fluido dentinaie percepito a livello delle strutture nervose come stimolo dolorifico. The apatite-based nanocrystalline products of the present invention represent a material that simulates the composition of dentin and is perfectly compatible, both biologically and structurally, with dental tissues, being able to integrate efficiently and stably with dentin, and to make it completely impervious. Thanks to the dimensional characteristics, the surface activity, the defect content of the nanoapatites obtained preferably by the method described above, both the mechanical filling of the tubules and the fixing reaction to the tubule wall (remineralization) and the dentine sensitivity are easily obtained. consequent to the hydraulic conductance through the tubular structure of the dentin is practically eliminated. As already noted, this permeability is a determining factor in the theory of painful dentine stimulation, because the presence of exposed and open tubules determines, in the presence of adequate external stimuli, the movement of the dentinal fluid perceived at the level of the nerve structures as a pain stimulus.
Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, i materiali apatitici nanocristallini vengono protetti dall'attacco acido sottoponendoli ad un trattamento con soluzioni acquose protettive a base di acido tartarico e/o suoi sali, ad esempio con soluzioni acquose a base di tartrato sodico potassico (o sale di Seignette, o sale di Rochelle, NaOOC(CHOH)2COOK-4H20) e di acetato di calcio idrato Ca(CH3C00)2*H20), oppure con una soluzione a base di acido tartarico (HOOC(CHOH)2 COOH. Preferibilmente si utilizzano, in successione, una soluzione di tartrato sodico potassico 0,1 -1,0 M ed una soluzione di acetato di calcio idrato 0, 1-1,0 M, nelle quali il materiale dell’invenzione viene immerso, preferibilmente a 37°C, e per temi che vanno da 5 a 30 minuti. In modo specifico la nanoapatite viene posta nella prima soluzione tenendovela per 5 minuti, poi viene prelevata dalla prima soluzione e posta immediatamente nella seconda soluzione per 20-30 minuti. According to a preferred embodiment of the invention, the nanocrystalline apatitic materials are protected from acid attack by subjecting them to a treatment with protective aqueous solutions based on tartaric acid and / or its salts, for example with aqueous solutions based on sodium potassium tartrate (or Seignette salt, or Rochelle salt, NaOOC (CHOH) 2COOK-4H20) and hydrated calcium acetate Ca (CH3C00) 2 * H20), or with a solution based on tartaric acid (HOOC (CHOH) 2 COOH Preferably, a 0.1-1.0 M sodium potassium tartrate solution and a 0.1-1.0 M hydrated calcium acetate solution are used in succession, in which the material of the invention is immersed, preferably at 37 ° C, and for themes ranging from 5 to 30 minutes Specifically, the nanoapatite is placed in the first solution by holding it there for 5 minutes, then it is taken from the first solution and immediately placed in the second solution for 20-30 minutes.
Il materiale può anche essere trattato singolarmente con uno dei seguenti agenti: gluconato di calcio mono-, bi-, tri-, tetra-, policarbossilato in soluzione acquosa ad una concentrazione dello 0,01-5% in peso, oppure alcolica o idroalcolica ad una concentrazione variabile fra lo 0,01 e il 15% in peso, oppure con una soluzione acetica di chitosano ad una concentrazione variabile fra il 5 e il 20% in peso, oppure con una soluzione di collagene di tendine di bovino, di suino o di tacchino, isotonica e non, ad una concentrazione che varia dallo 0,5 al 5% in peso. Tali trattamenti determinano una protezione del materiale nanostrutturato verso gli ambienti acidi. Il materiale, comunque, può anche essere utilizzato senza trattamenti. The material can also be treated individually with one of the following agents: calcium gluconate mono-, bi-, tri-, tetra-, polycarboxylate in aqueous solution at a concentration of 0.01-5% by weight, or alcoholic or hydroalcoholic to a concentration varying between 0.01 and 15% by weight, or with an acetic solution of chitosan at a concentration varying between 5 and 20% by weight, or with a solution of bovine, porcine or porcine tendon collagen turkey, isotonic and not, at a concentration ranging from 0.5 to 5% by weight. These treatments determine a protection of the nanostructured material against acid environments. However, the material can also be used without treatments.
L’invenzione ha ulteriormente ad oggetto composizioni per uso odontostomatologico comprendenti i materiali nanostrutturati a base apatitica sopra descritti, assieme ad eventuali ulteriori ingredienti ed eccipienti del tipo di quelli utilizzati in preparati per l’igiene e la terapia del cavo orale. Le composizioni, che sono preferibilmente in forma di pasta, di gei o di sospensione, contengono, di preferenza, dallo 0,5 al 50% in peso di materiale apatitico nanocristallino, sia trattato con agenti protettivi che non trattato. The invention further relates to compositions for odontostomatological use including the nanostructured apatite-based materials described above, together with any additional ingredients and excipients of the type used in preparations for hygiene and oral therapy. The compositions, which are preferably in paste, gei or suspension form, preferably contain 0.5 to 50% by weight of nanocrystalline apatite material, whether treated with protective agents or untreated.
Alcune forme di realizzazione specifiche dell’invenzione vengono descritte a titolo meramente esemplificativo nel seguito, assieme ai risultati delle sperimentazioni effettuate sui prodotti nanostrutturati proposti e al confronto con altri materiali apatitici non nanocristallini. Some specific embodiments of the invention are described by way of example below, together with the results of the experiments carried out on the proposed nanostructured products and in comparison with other non-nanocrystalline apatitic materials.
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
Un materiale apatitico microcristallino, carbonatato e fuori stechiometria per quel che riguarda l'ossidrile, è stato sottoposto ad un trattamento di destabilizzazione reticolare in ambiente controllato, ad alta energia, utilizzando fa camera di reazione descritta in precedenza. Il prodotto risultante (nanoapatite) era caratterizzato da una dimensione media delle cristalliti di 15-20 nm e da un contenuto medio di microstrain compreso tra 10<-4 >e 10<-5>. A microcrystalline apatitic material, carbonated and out of stoichiometry as regards the hydroxyl, was subjected to a reticular destabilization treatment in a controlled environment, at high energy, using the reaction chamber described above. The resulting product (nanoapatite) was characterized by an average crystallite size of 15-20 nm and an average microstrain content between 10 <-4> and 10 <-5>.
Una parte dell'apatite nanocristallina così ottenuta (che verrà anche indicata nel seguito come nanoapatite 1 o nano 1 ) è stata anche sottoposta a trattamento con tartrato allo scopo di aumentarne la resistenza all’attacco acido nelle condizioni di utilizzazione net cavo orale. A tale scopo, la nanoapatite è stata posta in contatto con una soluzione acquosa 0,1 M di tartrato sodico potassico (sale di Seignette, Carlo Erba, Milano) a 37°C per 5 minuti e quindi con una soluzione 0,1 M di acetato di calcio idrato (Carlo Erba, Milano) a 37°C per 20 minuti. A part of the nanocrystalline apatite thus obtained (which will also be referred to below as nanoapatite 1 or nano 1) was also subjected to treatment with tartrate in order to increase its resistance to acid attack in the conditions of use in the oral cavity. For this purpose, the nanoapatite was placed in contact with a 0.1 M aqueous solution of sodium potassium tartrate (Seignette salt, Carlo Erba, Milan) at 37 ° C for 5 minutes and then with a 0.1 M solution of hydrated calcium acetate (Carlo Erba, Milan) at 37 ° C for 20 minutes.
ESEMPIO 2 EXAMPLE 2
Un materiale apatitico della stesa natura e composizione di quello dell’Esempio 1 è stato sottoposto ad un analogo trattamento di destabilizzazione reticolare, con un diverso valore del contenuto energetico trasferito. La nanoapatite risultante era caratterizzata da una dimensione media delle cristalliti di 10-14 nm e da un contenuto medio di microstrain compreso tra 5-10<-4 >e 10<-4>. An apatitic material of the same nature and composition as that of Example 1 was subjected to a similar reticular destabilization treatment, with a different value of the energy content transferred. The resulting nanoapatite was characterized by an average crystallite size of 10-14 nm and an average microstrain content of between 5-10 <-4> and 10 <-4>.
Anche in questo caso, una parte dell’apatite nanocrìstallina ottenuta (nanoapatite 2 o nano 2) è stata sottoposta a trattamento con tartrato sodico potassico e acetato di calcio idrato, secondo la stessa procedura dell'Esempio 1. Also in this case, a part of the obtained nanocrystalline apatite (nanoapatite 2 or nano 2) was subjected to treatment with sodium potassium tartrate and hydrated calcium acetate, according to the same procedure as in Example 1.
• Prove di permeabilità dentinale • Dentin permeability tests
L’efficacia dei prodotti nanocristallini secondo l’invenzione nel trattamento della sensibilità dentinale è stata valutata in termini di riduzione della conduttanza idraulica all’interno dei tubuli dentinali, secondo un ben codificato protocollo (Pashley, 1990, già cit.) in accordo con la letteratura intemazionale. Per eseguire tale test sono stati utilizzati molari umani sani, estratti per motivi ortodontici da soggetti giovani, ad evitare il problema della dentina sclerotica. Ciascun dente è stato opportunamente separato dalla radice e sezionato ad ottenere un segmento di corona privato dello smalto occlusale e, dopo aver rimosso il tessuto pulpare, è stato fissato con un adesivo su un supporto di plexiglas con la superficie piana di dentina occlusale rivolta verso l’aito. Lo spessore del supporto era attraversato da un segmento tubolare in acciaio che emergeva all'interno della camera pulpare per il collegamento idraulico, al di sotto del piano del supporto in plexiglas, con il sistema di rilevamento della conduttanza idraulica. Quest’ultimo era realizzato con un semplice dispositivo idrodinamico costituito da una serie di capillari riempiti con acqua deionizzata e collegati attraverso il segmento tubolare in acciaio alla camera pulpare. Il passaggio dell’acqua dalla camera pulpare alla superficie occlusale attraverso la dentina veniva evidenziato dallo spostamento di una bolla d’aria in un microcapillare graduato posto nel sistema idrodinamico. The efficacy of the nanocrystalline products according to the invention in the treatment of dentinal sensitivity was evaluated in terms of reduction of the hydraulic conductance inside the dentinal tubules, according to a well-coded protocol (Pashley, 1990, already cited) in accordance with the international literature. To perform this test, healthy human molars were used, extracted for orthodontic reasons from young subjects, to avoid the problem of sclerotic dentin. Each tooth was suitably separated from the root and sectioned to obtain a crown segment deprived of the occlusal enamel and, after removing the pulp tissue, it was fixed with an adhesive on a Plexiglas support with the flat surface of occlusal dentin facing the 'aito. The thickness of the support was crossed by a tubular steel segment that emerged inside the pulp chamber for the hydraulic connection, below the plane of the Plexiglas support, with the hydraulic conductance detection system. The latter was made with a simple hydrodynamic device consisting of a series of capillaries filled with deionized water and connected through the tubular steel segment to the pulp chamber. The passage of water from the pulp chamber to the occlusal surface through the dentin was highlighted by the displacement of an air bubble in a graduated microcapillary placed in the hydrodynamic system.
Le prove riportate nel seguito sono state eseguite, con il dispositivo descritto, applicando sulla superficie dentinale esposta un gei a base di carbossimetilcelluiosa al quale venivano aggiunti di volta in volta gli ingredienti attivi in prova. Ciascun quantitativo era ottenuto solubilizzando 6 g di carbossimetilcelluiosa a 50°C in una soluzione acquosa contenente lo 0,2% in peso di parabeni, e continuando a mescolare fino ad ottenere un gel trasparente e della giusta consistenza. Ad aliquote di 3 mi del gel così ottenuto sono stati mescolati i vari prodotti in prova, secondo il seguente schema: The tests reported below were carried out, with the device described, by applying on the exposed dentinal surface a carboxymethyl cellulose-based gei to which the active ingredients under test were added from time to time. Each quantity was obtained by solubilizing 6 g of carboxymethyl cellulose at 50 ° C in an aqueous solution containing 0.2% by weight of parabens, and continuing to mix until obtaining a transparent gel of the right consistency. The various test products were mixed at 3 ml aliquots of the gel thus obtained, according to the following scheme:
1. bianco, costituito dal solo veicolo in gel; 1. white, consisting of the gel vehicle only;
2. idrossiapatite microcristallina commerciale (Merck, Darmstadt, Germania, Art. 2196); 2. commercial microcrystalline hydroxyapatite (Merck, Darmstadt, Germany, Art. 2196);
3. idrossiapatite microcristallina commerciale trattata con tartrato sodico potassico e acetato di calcio idrato come descritto nell'esempio 1 ; 4. nanoapatite 1 , prodotta secondo l’esempio 1 ; 3. commercial microcrystalline hydroxyapatite treated with sodium potassium tartrate and calcium acetate hydrate as described in example 1; 4. nanoapatite 1, produced according to example 1;
5. nanoapatite 1 trattata con tartrato sodico potassico e acetato di calcio idrato secondo lo stesso esempio; 5. nanoapatite 1 treated with sodium potassium tartrate and hydrated calcium acetate according to the same example;
6. nanoapatite 2, prodotta secondo l’esempio 2; 6. nanoapatite 2, produced according to example 2;
7. nanoapatite 2 trattata con tartrato sodico potassico e acetato di calcio idrato come descritto nell’esempio 1. 7. nanoapatite 2 treated with sodium potassium tartrate and hydrated calcium acetate as described in example 1.
Secondo la procedura codificata sopra riferita, per ogni prova sono stati eseguiti i seguenti passaggi: According to the codified procedure referred to above, the following steps were carried out for each test:
* Formazione di uno smear layer per strofinamento su carta abrasiva sotto pressione manuale, seguito da lavaggio con acqua deionizzata; * Applicazione di EDTA (acido etilendiammino-tretraacetico, Sigma, St. Louis, USA) 0,5 M a pH 7,4 per 5 minuti. La permeabilità è stata misurata dopo aver lasciato riposare per 2 min. e aver lavato il campione. Il valore ottenuto è stato preso come riferimento per le successive prove, associandolo ad una permeabilità del 100%. * Formation of a smear layer by rubbing on abrasive paper under manual pressure, followed by washing with deionized water; * Application of 0.5 M EDTA (ethylenediamino-tretraacetic acid, Sigma, St. Louis, USA) at pH 7.4 for 5 minutes. Permeability was measured after letting it stand for 2 min. and washed the sample. The value obtained was taken as a reference for the subsequent tests, associating it with a permeability of 100%.
* Trattamento con il gel bianco o contenente l’apatite in prova (trattata o non trattata), pennellando il dente per 3 min. Tale tempo è stato scelto in relazione alla durata corretta dello spazzolamento nelle normali operazioni di lavaggio dei denti. Il dente è stato pennellato e non spazzolato ad evitare la formazione di uno smear layer, che renderebbe difficile valutare l'efficacia del prodotto. * Treatment with the white gel or gel containing the apatite under test (treated or untreated), brushing the tooth for 3 min. This time was chosen in relation to the correct duration of brushing in normal tooth brushing operations. The tooth was brushed and not brushed to avoid the formation of a smear layer, which would make it difficult to assess the effectiveness of the product.
* Mordenzatura con acido ortofosforico al 37% in peso (Merck, Darmstadt) per 1 min. e risciacquo. Si è valutata la permeabilità dopo aver atteso un minuto. * Etching with 37% by weight orthophosphoric acid (Merck, Darmstadt) for 1 min. and rinse. The permeability was evaluated after waiting one minute.
Le prove di permeabilità sono state eseguite per sette volte per ogni tempo stabilito (30sec., 60sec., 120sec.) dopo trattamento con ogni singolo gel e ripetendo ognuno dei passaggi sopra elencati. The permeability tests were performed seven times for each set time (30sec., 60sec., 120sec.) After treatment with each single gel and repeating each of the steps listed above.
I risultati ottenuti sono presentati nella seguente Tabella 1 per tutti i passaggi della sperimentazione, mentre per evidenziare il comportamento di ciascun gel nei confronti dell’attacco acido, i dati relativi alla misurazione a 60 minuti dopo applicazione del gel e dopo trattamento con addo ortofosforico sono anche riportati nell’ istogramma della Figura allegata. The results obtained are presented in the following Table 1 for all the steps of the experiment, while to highlight the behavior of each gel towards acid attack, the data relating to the measurement at 60 minutes after application of the gel and after treatment with orthophosphoric addus are also reported in the histogram of the attached Figure.
(segue tabella) (table follows)
Dall’esame della tabella che precede trarre le seguenti conclusioni, ben evidenti anche dall'istogramma allegato: con il bianco (gel di carbossimetilcellulosa) non si ha alcun riscontro positivo e il dente risulta pertanto molto permeàbile, oltre che particolarmente suscettibile all’attacco acido, tanto che in seguito al trattamento con H3P04 si hanno valori di permeabilità superiori al 100% (cfr. Figura). From the examination of the table above draw the following conclusions, which are also clearly evident from the attached histogram: with the white (carboxymethylcellulose gel) there is no positive response and the tooth is therefore very permeable, as well as particularly susceptible to acid attack , so much so that after treatment with H3P04 permeability values higher than 100% are obtained (see Figure).
Con l’uso deH'idrossiapatite microcristallina commerciale si può verificare la parziale occlusione dei tubuli dentinali con una permeabilità inferiore rispetto alla fase di formazione di smear layer, ma dopo l’uso di H3PO4 non si nota alcuna resistenza apprezzabile. Una certa resistenza è invece evidente se l’idrossiapatite microcristallina è trattata con le soluzioni di sale di Seignette e di acetato di calcio. Il comportamento prima e dopo l’attacco acido, in assenza e in presenza di trattamento protettivo è evidente nel Cistogramma allegato. With the use of commercial microcrystalline hydroxyapatite, partial occlusion of the dentinal tubules may occur with a lower permeability than in the smear layer formation phase, but after the use of H3PO4 no appreciable resistance is noted. A certain resistance is instead evident if the microcrystalline hydroxyapatite is treated with solutions of Seignette salt and calcium acetate. The behavior before and after the acid attack, in the absence and in the presence of protective treatment, is evident in the attached Cistogram.
Con l’uso delle nanoapatiti 1 e 2 la permeabilità dentinale si riduce notevolmente tanto che, dal 100% di permeabilità dopo trattamento con EDTA, si passa a circa il 40% con le nanoapatiti, per migliorare ulteriormente al tempo di 120 sec.. Nemmeno l’attacco acido in questo caso produce alcun apprezzabile effetto negativo, e questo è sicuramente il dato più interessante. With the use of nanoapatites 1 and 2 the dentinal permeability is considerably reduced so that, from 100% permeability after treatment with EDTA, it passes to about 40% with nanoapatites, to further improve in the time of 120 sec. the acid attack in this case produces no appreciable negative effect, and this is certainly the most interesting data.
L’efFicacia del trattamento con apatite nanocristallina secondo l’invenzione è ancor più evidente con l’uso delle nanoapatiti trattate con sale di Seignette e acetato di calcio, che non solo producono una notevole riduzione della permeabilità dentinale anche in assenza di attacco acido ma, soprattutto, offrono una riduzione ancor più rilevante dopo attacco acido per H3PO4, con permeabilità che non salgono oltre il 35% circa del valore dopo trattamento con EDTA. The efficacy of the treatment with nanocrystalline apatite according to the invention is even more evident with the use of nanoapatites treated with Seignette salt and calcium acetate, which not only produce a considerable reduction in dentinal permeability even in the absence of acid attack but, above all, they offer an even more significant reduction after acid attack for H3PO4, with permeabilities that do not rise more than about 35% of the value after treatment with EDTA.
Benché dalle analisi statistiche non si sia riscontrata alcuna differenza significativa fra le nanoapatiti 1 e 2, si può sottolineare che la nanoapatite 2 ha dato una minore deviazione standard delle misure, e pertanto risultati più riproducibili. Although the statistical analyzes did not reveal any significant difference between nanoapatites 1 and 2, it can be emphasized that nanoapatite 2 gave a lower standard deviation of the measurements, and therefore more reproducible results.
Dai risultati sperimentali che precedono si può apprezzare come i materiali apatitici nanostrutturati in studio siano validamente proponibili come materiali biocompatibili attivi nel ridurre in maniera prolungata la conduttanza idraulica all'interno dei tubuli dentinali e in grado di integrarsi stabilmente e in profondità nei tessuti dentinali. Pertanto, tali materiali sono utilizzabili con vantaggio, ad esempio, in paste dentifrìcie, colluttori, gel, resine e cementi, oppure tal quali, per la protezione della dentina, per la terapia dell'ipersensibilità dentinale, per la remineralizzazione dei tessuti dentari e di sostegno, per la chiusura dei tubuli dentinali o la riduzione del loro diametro funzionale, per la protezione della polpa dentaria e dei monconi protesici e per l'uso come basi e sottofondi per restauri in amalgama, cementi per otturazioni endodontiche, per protesi odontoiatriche, cementi ortodontici e sigillanti per smalto e dentina. From the above experimental results it can be appreciated how the nanostructured apatitic materials under study are validly suitable as biocompatible materials active in prolonged reduction of the hydraulic conductance inside the dentinal tubules and able to integrate stably and deeply into the dentinal tissues. Therefore, these materials can be used with advantage, for example, in toothpastes, mouthwashes, gels, resins and cements, or as such, for the protection of dentin, for the therapy of dentinal hypersensitivity, for the remineralization of dental tissues and support, for closing the dentinal tubules or reducing their functional diameter, for the protection of the dental pulp and prosthetic abutments and for use as bases and substrates for amalgam restorations, cements for endodontic fillings, for dental prostheses, cements orthodontics and sealants for enamel and dentin.
La presente invenzione è stata descritta con riferimento ad alcune sue forme di realizzazione specifiche, ma è da intendersi che variazioni o modifiche potranno essere ad essa apportate dagli esperti nei ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione. The present invention has been described with reference to some of its specific embodiments, but it is to be understood that variations or modifications may be made to it by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection.
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