Materiali

Prenderemo in esame soltanto la classificazione dei fili in base ai materiali.  Oro.

Le leghe in oro erano usate prima degli anni '30 e fanno quindi ormai parte della storia dell'ortodonzia. L'oro è un materiale inerte, biocompatibile e stabile.

Secondo l'ADA (American Dental Association) le leghe in oro possono essere suddivise in due subcategorie:

-Tipo 1: alta componente aurea. -Tipo 2: bassa componente aurea.

Figura 2.29 La tabella mostra le varie componenti delle leghe auree. Per ogni tipo di metallo è indic la percentuale presente nella lega.

L'addizione di rame alla lega aurea conferiva maggiore durezza. L'argento era aggiunto principalmente per contrastare il colore del rame. Il palladio ed il platino aumentavano la temperatura di fusione della lega. Il nichel

aumentava la forza e la resistenza alla torsione. Per finire lo zinco garantiva proprietà antiossidanti importanti in un ambiente umido come il cavo orale. I vantaggi delle leghe auree erano l'ottima formabilità, la forza e la resistenza alla torsione, il basso modulo di elasticità, la stabilità all'interno del cavo orale e l'eccellente biocompatibilità.

Gli svantaggi erano l'alto costo e la bassa forza che veniva trasferita agli elementi dentali per farli spostare

 Acciaio inossidabile.

I fili in acciaio inossidabile sono stati introdotti nel 1929 da Wilkinson; presentano un'ottima durezza e resilienza, cioè resistono alle forze che tendono a far deformare il filo. Questi fili sono derivati dall'aggiunta di cromo al ferro; tra gli altri componenti si aggiungono il nichel per l’8% ed il carbonio per lo 0.2%. Principalmente i più usati sono in forma austenitica, cioè con struttura a reticolo a facce cubiche centrate. Hanno forma sia circolare che rettangolare a seconda della tecnica usata; con i brackets pretorquati saranno usati i circolari, se invece il torque viene impresso manualmente dall'operatore, si dovranno usare i quadrati o rettangolari. Tra i vantaggi delle leghe in acciaio inossidabile si apprezza l'alta durezza del filo e l'alta forza impressa agli elementi dentali, l'alta resilienza e la buona formabilità. Inoltre esse presentano una buona biocompatibilità e stabilità ambientale, sono resistenti alla corrosione, ad eccezione dei siti saldati ad altre strutture, sono economiche.

Tra gli svantaggi, queste leghe dimostrano una minore elasticità, se confrontate con altri materiali come il nichel-titanio, un alto modulo di elasticità, un maggior numero di attivazioni necessarie per mantenere le stesse forze prodotte.

(Johnson GH, Craig RC. 1986 Bibliografia n°26) (Burstone CJ, Goldberg AJ. 1980 Bibliografia n°30)

Nel gruppo delle leghe in acciaio inossidabile si ricordano i fili Australiani. Questi, sviluppati dal Dr PR Begg con il signor AJ Wilcock, erano fili sottili che comunque sia distribuivano forze ottimali al movimento dei denti per lunghi periodi, senza una perdita significativa dell'intensità della forza.

La manifattura di questi fili comprende due processi: quello dello “spinner straightening” dove il filo è raddrizzato tenendolo teso e tirandolo a freddo con strumenti rotanti di bronzo che lo fanno girare su se stesso; quello del “pulse straightening” dove i fili elaborati, messi dentro ad uno specifico strumento, di diametro minore, esercitano maggiore forza se attivati.

 Cromo-cobalto.

I fili di cromo-cobalto sono simili ai fili di acciaio inossidabile, ma possono essere forniti in uno stato fisico più morbido ed essere induriti mediante trattamento termico. Il processo di riscaldamento della lega produce un notevole aumento nella forza applicabile agli elementi dentali una volta che il filo sia stato attivato.

Questa lega è composta da vari elementi:

Figura 2.30 Nella tabella si notano i componenti principali delle leghe in cromo- cobalto e la loro percentuale.

Questa lega è prodotta in quattro tempre diverse a seconda della temperatura di lavorazione:

1. Blu, morbida e facile da piegare. 2. Gialla, duttile.

3. Verde, semi-resiliente. 4. Rossa, resiliente.

In genere i fili in cromo-cobalto vengono usate nella versione duttile in modo che siano facilmente deformate. Successivamente queste sono riscaldate in modo tale da aumentarne la forza. La procedura prevede un riscaldamento a

483°C per 7-12 minuti. Temperature sopra i 1100°C possono rovinare i fili rendendoli morbidi ed inutilizzabili.

I vantaggi delle leghe cromo-cobalto son dati dall'eccellente resistenza alla corrosione, alla distorsione ed all'usura del materiale, alla maggiore resistenza allo stress rispetto all'acciaio inossidabile. Inoltre hanno una buona formabilità ed un'ottima durata funzionale prima di essere riattivate.

Gli svantaggi sono il necessario riscaldamento per aumentarne la forza, il modulo di elasticità che così facendo viene aumentato, rilasciando una forza maggiore rispetto ai fili in acciaio inossidabile.

 Nickel-titanio.

Questa lega viene sviluppata nel 1971 e veniva chiamata “Nitinol” dai nomi degli elementi da cui è composta.

Oggi la composizione è di nickel al 55% e titanio al 45%; è una lega che presenta elasticità, flessibilità e memoria di forma, ovvero riesce a tornare alla forma iniziale una volta che venga piegata. Le nuove leghe hanno la caratteristica di essere attivate termicamente, in modo tale da far cessare le forze attive sui denti una volta in cui il filo sia tornato alla forma di origine. Questa qualità è stata acquisita con una leggera aggiunta di rame.

(Tweed CHH. 1977 Bibliografia n°19)

Le leghe in nickel-titanio sono di due tipi: le termiche e le elastiche -Le termiche.

Queste hanno la seguente composizione: nickel 54-55%, titanio 43- 44%, cobalto 1,6-3%.

Questa lega mostra di avere memoria di forma nello stato martensitico, cioè in quella forma soprassatura di carbonio il quale conferisce estrema durezza e fragilità, si decompone aumentando la temperatura.

Questi fili sono costruiti nella forma richiesta nello stato martensitico; quando sono posizionati nella cavità orale vengono deformati e, trovandosi all'interno della bocca dove la temperatura è di circa 37°C, passano allo stato austenitico. Così ritrovandosi in un ambiente caldo vengono attivati e tornano alla forma originale e nello stato

martensitico.

Figura 2.31 Nell'immagine è possibile apprezzare la posizione delle molecole metalliche sotto la forma martensitica. Queste dopo essere state deformate, vengono riscaldate passando a quella austenitica. In questa forma si ridispongono nello spazio e tornano allo stato iniziale. Una volta raffreddate si ha il passaggio allo stato martensitico

Figura 2.32 Nel grafico è illustrata sull'asse delle ascisse la temperatura, su quello delle ordinate lo stress fisico. Si noti come partendo da una forma martensitica ed aumentando lo stress si abbia una deformazione della struttura molecolare della lega. Una volta aumentata la temperatura la lega passa ad uno stato austenitico, comincia la fase di ritorno alla forma iniziale. Quando il materiale è tornato alla forma iniziale basta raffreddarlo per farlo tornare nello stato martensitico.

-Le elastiche.

flessibili. Presentano gli svantaggi di produrre una maggiore forza di attrito con i brakets rispetto alle leghe in acciaio inossidabile, di fratturarsi se piegate oltre il limite proporzionale e di essere costose. (Cook W. 1986 Bibliografia n°25)

Esiste anche la lega in nickel-titanio con l'aggiunta di rame; è stata sviluppata dal Dr. Rohit Sachdeva e Miyasaki nel 1994.

La sua composizione è: nickel 49,87%, titanio 42,99%, rame 5,64%, cromo 0.50%.

L'aggiunta di rame rende le forze prodotte sugli elementi dentali costanti anche con piccole attivazioni, rende la superficie del filo molto liscia e più resistente alla deformazione. Il rame fa sì che la lega sia superelastica, molto di più delle altre leghe Ni-Ti.

Ne esistono di 4 tipi a seconda della temperatura di attivazione della fase austenitica. Più alta la temperatura, più si possono deformare sprigionando minor forza vettoriale sugli elementi dentali.

(Grandhi RK, Combe EC, Spiedel TM. 2001 Bibliografia n°33) (Kusy RP, Dilley GJ, Whitley JQ. 1988 Bibliografia n°35)

1. Tipo 1: attivazione a 15°C, non usata clinicamente, produce forze elevate

2. Tipo 2: attivazione a 27°C, usata in pazienti con normale soglia dolorifica, genera forze costanti.

3. Tipo 3: attivazione a 35°C, usata in pazienti con bassa soglia del dolore, genera forze blande

4. Tipo 4: attivazione a 40°C, usata in pazienti con bassa soglia del dolore, genera forze intermittenti, usata come primo arco di allineamento.

 Beta titanio o filo TMA o filo CNA.

Figura 2.33 Tabella mostrante la composizione della lega in Beta titanio Questa lega presenta una buona elasticità, un basso rilascio di forza, una buona formabilità.

Mediante il processo superficiale di impiantazione ionica viene ridotta la forza frizionale di attrito che si produce su di essi. Inoltre l'assenza di nickel rende questa lega un ottimo candidato nei pazienti allergici.

Presenta lo svantaggio di produrre più attrito sulla sua superficie rispetto ai fili in acciaio inossidabile e cromo-cobalto; questa forza di attrito può essere diminuita mediante l'impiantazione ionica. Diventa fragile se surriscaldata. (Aa. VV. 1994 Bibliografia n°24) (Cook W. 1986 Bibliografia n°25) (Adam DM, Powers JM, Asgar K. 1987 Bibliografia n°29) (Cobb NW III, Kula KS, Phillips C, et al. 1998 Bibliografia n°32)  Alpha titanio.

Questa lega è formata da molecole a forma di cristalli esagonali, è molto duttile e più rigida dei fili in nickel-titanio.

La sua composizione è al 90% di titanio, al 6% di alluminio, al 4% di vanadio.

 Titanio niobio.

Questa lega è stata introdotta nel 1995 dal Dr Rohit Sachdeva. I fili di questa lega hanno una bassa rigidità, se paragonati a quelli in beta titanio, e una maggiore formabilità. Le forze sviluppate sono paragonabili ai fili TMA. Questi fili sono ideali nel periodo di fine trattamento, in quanto possono essere piegati facilmente e distribuiscono forze minori sugli elementi dentali. Anche gli splintaggi fissi da canino a canino possono essere realizzati in

questa lega.

 Fili rivestiti di composti a fibra.

Questi fili sono formati da una combinazione di materiali disposti uno sopra l'altro. Questi materiali includono principalmente:

1. Fibre di vetro 2. Teflon

3. Aramid

4. Fibre in policarbonato e glicole polietere teraftalato (resina)

Si tratta di fibre sintetiche miste a resine; per ogni combinazione c'è un range di temperatura ideale nella quale il filo può lavorare senza che diminuiscano le sue proprietà.

 Fili optiflex.

Sono fili composti in diossido di silicone che garantisce un'ottima resilienza al composto. Il silicone è posizionato al centro mentre sulla superficie del filo si trova il nylon che lo rende più resistente oltre che proteggere gli strati interni.

Questi fili sono presenti sia in sezione circolare che rettangolare, sono di vari colori e quindi presentano una finalità anche estetica rispetto a quelli composti di leghe metalliche.

Producono leggere forze continue e possono essere usati durante le fasi iniziali di allineamento dentale del piano di trattamento ortodontico.

2.3 Valutazione della forma d'arcata nella scelta