Materiali intelligenti per la terapia con aligner

Con aligner realizzati con polimeri a memoria di forma, è possibile ridurre il numero di apparecchi ortodontici nel corso di una terapia. © Fraunhofer IAP / Aligners realizzati con polimeri a memoria di forma possono ridurre il numero di placche ortodontiche nel processo terapeutico. © Fraunhofer IAP

Clinicamente efficace, su misura, discreto e confortevole – le esigenze degli aligner per la terapia delle malocclusioni sono elevate. Così come anche il materiale delle mascherine di correzione. Un team dell'Istituto Fraunhofer per la Ricerca sui Polimeri Applicati IAP nel Potsdam Science Park ha sviluppato insieme all'Universitätsklinikum Düsseldorf un materiale altamente funzionale, che permette di nuovi concetti di trattamento e riduce i costi. I ricercatori si sono concentrati su polimeri con proprietà di memoria di forma.

Il nuovo materiale combina movimenti dentali efficaci con un uso più efficiente delle risorse. «Gli aligner a base di polimeri con memoria di forma consentono di controllare l’effetto della forza sui denti e di rendere così la terapia più adatta al paziente», spiega il dottor Thorsten Pretsch, responsabile del settore di ricerca Sintesi e Tecnologia dei Polimeri presso l'Istituto Fraunhofer IAP, il concetto. «Il nostro aligner permette di realizzare più fasi della correzione dentale», sottolinea Pretsch. I vantaggi: ridurre il numero di aligner ortodontici nel corso di una terapia, evitare sprechi eccessivi di materiale e abbassare i costi di trattamento.

Effetto memoria per la correzione dentale

I polimeri con memoria di forma sono tra i materiali intelligenti. Da queste plastiche si possono realizzare oggetti che cambiano forma in modo preciso e predefinito. Un stimolo esterno, come ad esempio il calore, innesca l’effetto memoria di forma. La mascherina modifica lentamente la propria forma, aprendo così la possibilità di spostare i denti mal posizionati nella posizione desiderata.

Materiale aligner a doppia efficacia

Il responsabile del progetto presso l’Istituto Fraunhofer IAP, M. Sc. Dennis Schönfeld, ha sintetizzato per l’applicazione nella terapia con aligner un poliuretano termoplastico (TPU) che reagisce sia al calore che all’acqua a temperatura corporea. A seconda della temperatura o della quantità di acqua assorbita dal materiale, la modifica della forma dell’aligner può essere suddivisa in più passaggi. I risultati di una serie di test con modelli di denti artificiali dimostrano la funzionalità del TPU appena sviluppato: con un trattamento termico, il team ha realizzato il movimento di un incisivo fino a un massimo di 3,5 millimetri. Inoltre, è stato possibile modificare gradualmente la forma della mascherina in acqua a temperatura corporea in un periodo di tempo prestabilito. In futuro, grazie alla saliva, si potrebbe indurre l’effetto memoria di forma all’interno della cavità orale e realizzare più fasi di correzione con una sola mascherina. La scelta accurata dello spessore del materiale e il riscaldamento graduale dell’aligner consentono inoltre di controllare l’effetto della forza sui denti. «Per le applicazioni ortodontiche, queste caratteristiche offrono una serie di vantaggi unici nella terapia con aligner – da piccole modifiche di forma tramite riscaldamento controllato fino alla riduzione del numero di fasi di trattamento», sottolinea Pretsch.

Rendere sostenibile la terapia con aligner

Attualmente, gli aligner sono realizzati con materiali che generano forze di pressione insolitamente elevate. Per correggere una malocclusione senza danneggiare i tessuti circostanti, sono necessari molti piccoli passaggi di trattamento. Per ogni fase terapeutica viene realizzata una mascherina rimovibile e trasparente. Gli studi raccomandano di limitare il movimento dentale a un massimo di 0,2 millimetri per aligner. Le mascherine personalizzate comportano costi elevati di trattamento. A seconda del grado di malocclusione, sono necessari in media tra trenta e sessanta aligner per spostare i denti nella posizione desiderata nel corso di diversi mesi. La capacità del nuovo polimero di modificare la propria forma in piccoli e controllati passaggi ha il potenziale di ridurre il numero di fasi necessarie in un trattamento ortodontico rispetto alle terapie con materiali di aligner tradizionali.

Tecnologia futura per la terapia dentale

Finora, il materiale degli aligner sviluppato dai ricercatori dell’Istituto Fraunhofer IAP è stato testato su modelli di denti artificiali. Per ottimizzarlo per l’uso clinico, si concentra lo sviluppo continuo del materiale. Come base, la Poliklinik für Kieferorthopädie dell’Universitätsklinikum Düsseldorf conduce analisi biomeccaniche dettagliate. «Le nostre indagini indicano che il nuovo materiale ha un’efficienza significativamente superiore, il che rappresenta grandi vantaggi per il trattamento ortodontico», riferisce il professor Drescher dell’Universitätsklinikum Düsseldorf. Il team è fiducioso di poter trasferire questa tecnologia innovativa anche a applicazioni in vivo.

Finanziamenti

Il progetto «Polimeri con memoria di forma per l’ortodonzia» 20400 BG della FGW Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e. V. è stato finanziato tramite l’AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen «Otto von Guericke» e.V. nell’ambito del programma di sostegno alla ricerca industriale (IGF) del Ministero federale dell’economia e della protezione del clima, su decisione del Bundestag tedesco.

I risultati del progetto sono stati pubblicati sulla rivista «Materials», Special Issue «Materials and Techniques in Dentistry, Oral Surgery and Orthodontics».