Stampa 3D diretta di Allineatori Dentali: a che punto siamo?

La stampa 3D nel settore dentale ha profondamente cambiato molti processi produttivi. L’uso della stampa 3D ha infatti consentito di produrre facilmente e velocemente dispositivi customizzati su misura per il paziente ottimizzando il workflow tradizionale.

In alcuni settori, quali quello implantare, la stampa 3D ha avuto un impatto diretto di notevole rilevanza grazie alla stampa 3D di dime chirurgiche per il posizionamento di impianti. Identicamente rilevante è anche il contributo che questa tecnologia ha dato nel contesto della produzione di manufatti protesici, pensiamo ad esempio alla stampa 3D di modelli per monconi sfilabili.

Nell’ambito ortodontico la stampa 3D ha permesso la stampa di modelli dentali per la termoformatura di allineatori invisibili. Partendo da un setup ortodontico virtuale infatti la stampa 3D permette la produzione in serie di modelli dentali da utilizzare per la termoformatura degli allineatori nei classici materiali tradizionalmente usati per questi scopi.

La stampa 3D in ortodonzia ha quindi ancora un ruolo indiretto nella produzione degli allineatori ortodontici. Non è possibile infatti stampare direttamente gli allineatori ma si possono stampare i modelli su cui andarli a termoformare. Questa condizione è oggi vista come un “limite” della stampa 3D in ortodonzia e oggi, più che mai, viene richiesta a gran voce dagli operatori del settore dentale la possibilità di stampare direttamente gli allineatori ortodontici saltando, quindi, il passaggio della termoformatura.

Ma questo, purtroppo, non è possibile soprattutto per considerazioni che possono essere fatte sui materiali di stampa relativamente alle loro caratteristiche meccaniche e alla loro citotossicità.

CARATTERISTICHE MECCANICHE E CITOTOSSICITA’ DEI MATERIALI DI STAMPA 3D vs. MATERIALI PER TERMOFORMATURA

Prendendo spunto da un bel lavoro scientifico è utile confrontare le caratteristiche meccaniche di alcuni dei più “famosi” materiali di stampa 3D con le caratteristiche meccaniche dei materiali tradizionali da termoformatura.

Quando parliamo di “materiali tradizionali” ci riferiamo a materiali termoplastici quali il Polietilene Tereftalato, il Polietilene Tereftalato Glicolico, il Polivinilcloruro e il Poliuretano. Non che questi materiali siano scevri da problematiche: in effetti alcuni studi hanno mostrato alcune criticità che incidono negativamente sui materiali a causa del processo di termoformatura. Parliamo ad esempio la termoformatura incide sulla trasparenza dei materiali diminuendola (ref) e, allo stesso tempo, aumentando l’igroscopicità del materiale ossia la sua capacità di assorbire acqua. Altri studi hanno mostrato come gli allineatori ortodontici prodotti con termoformatura siano molto reattivi all’ambiente biologico intraorale. La temperatura del corpo, l’umidità della cavità orale e gli enzimi salivari incidono sulle caratteristiche chimico-fisiche dei materiali per termoformatura modificando le loro originali dimensioni e le loro caratteristiche meccaniche native (ref, ref)

Tuttavia queste limitazioni sono ad oggi convenzionalmente considerate “trascurabili” nella pratica clinica tanto che tutti gli allineatori attualmente prodotti in tutto il mondo sono prodotti solo ed esclusivamente con materiali per termoformatura già presenti in commercio da tantissimi anni e quindi con uno storico scientifico-applicativo di grande importanza.

Vediamo ora quali sono le caratteristiche meccaniche dei materiali per termoformatura e quelle relative ai materiali per stampa 3D


Comparazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali per termoformatura di allineatori invisibili con materiali di stampa 3D. Tabella tratta da: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8038630/

Nella tabella ho sottolineato in rosso i materiali di stampa 3D e ho tratteggiato in blu scuro le caratteristiche meccaniche e citotossicologiche che secondo me andrebbero attenzionate.

Vediamo in particolare una netta riduzione della percentuale di allungamento a rottura dei materiali di stampa 3D rispetto ai materiali per termoformatura. Questi ultimi infatti hanno allungamenti a rottura nell’ordine del 40% rispetto alla loro dimensione originale. I materiali di stampa 3D invece hanno allungamenti a rottura che arrivano massimo al 13% della loro dimensione originale. Questo indica sicuramente una minore elasticità degli allineatori eventualmente stampabili in 3D.

Relativamente alla citotossicità notiamo alcuni dati interessanti. Tra i materiali di stampa 3D analizzati ce n’è uno in particolare che riporta livelli di citotossicità aventi una vitalità cellulare (espressa in termini %) quasi 5 volte inferiore ai materiali per termoformatura.

Tra le resine di stampa 3D attualmente disponibili in commercio c’è sicuramente la resina Dental LT di Formlabs sulla quale sono stati eseguiti alcuni studi (ref ref) che concordano sul fatto che le caratteristiche meccaniche di tale resina sono comparabili a quelle ottenibili con i materiali tradizionali per termoformatura. Nonostante questa resina sia certificata come Dispositivo Biomedico di Classe IIa (in base all’All. VIII dell’MDR UE 291/745) quindi autorizzata per rimanere nella cavità orale per brevi periodi (inferiori a 30 giorni – ref) non viene attualmente utilizzata per la produzione di allineatori ortodontici ma solo per la produzione di bite e retainers. Il mancato utilizzo di questo tipo di resine per la produzione diretta di allineatori ortodontici è attribuibile principalmente alla mancanza di lavori scientifici che ne evidenzino i limiti e soprattutto alla mancanza di uno “storico” di utilizzo di queste resine nella cavità orale del paziente per lo scopo terapeutico dell’allineamento dentale (ref).

Nel 2018 l’azienda Envisiontec ha annunciato il rilascio di una resina trasparente chiamata E-Ortholign la quale doveva essere autorizzata all’impiego per la stampa di supporti ortodontici. Di fatto oggi questa resina è autorizzata soltanto per la stampa di retainers ma non ancora per allineatori invisibili (ref).

La sensazione è che fino a che non si farà una certa chiarezza scientifica e metodologica sull’uso di queste resine sarà difficile pensare ad una applicazione diretta delle stesse per la stampa di allineatori. Quello che è necessario avere per poter arrivare all’applicabilità clinica di questi materiali in ortodonzia sono studi scientifici seri che dimostrano concretamente la compatibilità meccanica di tali resine con gli sforzi di esercizio a cui sono sottoposte e la loro biocompatibilità a breve-medio termine una volta inserite nel cavo orale del paziente.

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