Novos polímeros para impressão em 3D em ortodontia: Uma revisão de escopo.

Neste artigo de 2023, publicado pela European Journal of Paediatric Dentistry, pelos autores A. Campobasso, G. Battista, E. Lo Muzio, S. Colombo, M.Paglia, F. Federici Canova , A. Gianolio e M. Beretta. Do Department of Clinical and Experimental Medicine, University of Foggia, Foggia, Italy; Department of Translational Medicine and for Romagna, University of Ferrara, Ferrara, Italy; Postgraduate School of Orthodontics, University of L’Aquila, L’Aquila, Italy; Postgraduate School of Paediatric Dentistry, University of L’Aquila, L’Aquila, Italy; Postgraduate School of Orthodontics, University of Brescia, Private Practice in Viadana, Italy; Private Practice in Bra, Italy; Teve o objetivo de realizar uma revisão de escopo é observar quais seriam as aplicações de novos materiais poliméricos impressos em 3D em ortodontia, incluindo poliamida-12 (PA-12) e polímeros de memória de forma (SMPs).

Foram realizadas buscas por artigos publicados até janeiro de 2023, que foi realizada usando os bancos de dados de bibliotecas PubMed, Scopus, Knowledge, Lilacs, Opengrey, Embase e Cochrane e aplicando os termos de pesquisa (ortodônticos* ou pediátricos* ou paedodontic*) e (“3d imprimidos ”Ou“ impresso tridimensional ”) e (polímero* ou material* ou resina* ou technopolymer*). Registros adicionais também foram rastreados através da pesquisa manual ou eletrônica. Nenhuma restrição em termos de idioma ou período de publicação foi aplicada.

A pesquisa inicial identificou 281 registros. Após a remoção de duplicatas, 196 estudos foram rastreados com base no título e na abstração, e 103 textos completos foram avaliados quanto à elegibilidade. Nove artigos foram incluídos na síntese qualitativa.

Devido as recentes melhorias dos biomateriais e da tecnologia CAD-CAT, novos polímeros foram propostos como uma alternativa promissora aos materiais convencionais em ortodontia. O objetivo desta revisão do escopo foi destacar o uso de aparelhos ortodônticos para imprimir 3D.

As poliamidas (PAS), também conhecidas como "nylon", são polímeros termoplásticos que podem se tornar altamente elástiaos sob aquecimento controlado [Chuchulska e Zlatev, 2021], através da condensação entre uma diamina e um ácido dibásico [Soygun et al., 2013 ]. Conforme relatado na literatura, a poliamida foi introduzida primeiro como polímero da base de prótese desde a década de 1950, em vez de materiais de resina acrílica [Soygun et al., 2013]. No entanto, as vantagens da poliamida e de seus compósitos incentivaram seu uso em implantes biomédicos, membranas, materiais de sutura e aparelhos ortodônticos [Winnacker, 2017, Beretta et al., 2021] (Figura 2-3).

Entre suas características, existem resistência mecânica, flexibilidade, resistência a mantendo a capacidade de ser modificado [Winnacker, 2017]. Além disso, a poliamida é menos vulnerável a modificações químicas e relativamente inerte em comparação com muitos outros polímeros [Winnacker, 2017]. Em aplicação médica, Outra vantagem é a capacidade de prevenir a transmissão bacteriana, [Winnacker, 2017]. Entre as desvantagens, há uma tendência de descoloração e uma alta absorção de água que inicialmente leva esse material não adequado para uso comum [Winnacker, 2017]. De fato, considerando o ambiente complexo da cavidade oral, a estabilidade da cor e as propriedades físicas e mecânicas das poliamidas poderiam ser severamente afetado pela umidade oral, saliva e alimentos e líquidos, bem como pelos níveis de pH, bactérias e enzimas [Stewart e Finer, 2019]. A primeira geração de materiais exibiram propriedades mais baixas em termos de deformação, absorção da água e resistência à fadiga durante a mudança de calor cíclico e cargas mecânicas [Chuchulska e Zlatev, 2021].

Pelo contrário, nas gerações posteriores, a sorção da água e suas deficiências mecânicas e dimensionais associadas foram reduzidas através da concentração do grupo amida [Chuchulska e Zlatev, 2021]. Conforme relatado na literatura, a poliamida é comumente usada em pó, processos de fusão, resultam em dispositivos de boas propriedades mecânicas [Scherer et al., 2020]. Além da estereolitografia, as técnicas à base de pó são consideradas entre as mais importantes na fabricação aditiva [Scherer et al., 2020, Tsolakis et al., 2022].

Em 2016, uma nova tecnologia chamada Fusion Multi-Jet foi introduzida comercialmente pela empresa HP, exigindo impressoras terceirizadas específicas que usam PA12 em pó [Scherer et al., 2020]. Entre as vantagens desse processo, há a reciclabilidade e a reutilização do pó da poliamida, reduzindo o impacto ambiental [Scherer et al., 2020].

Por meio de um processo totalmente digital, um expansor pré-programado pode ser projetado no arco maxilar praticamente expandido e, em seguida, impresso em 3D usando pó de poliamida, para obter um aparelho sem metal [Beretta et al., 2021]. Após sua colocação em contração nos dentes, as propriedades da memória de forma permitem que o expansor alcance sua dimensão original, exercendo uma força de expansão como um quad-helix pré-ativido, de uma maneira controlada e confortável [Beretta et al., 2021].

Os Polímeros de Memória da forma (resinas de poliuretano) são um subgrupo de materiais de memória de forma inteligente que podem mudar de uma forma temporária para sua forma permanente, alterando sua forma macroscópica de maneira predefinida em resposta a um estímulo adequado [Bichu et al., 2023]. O mecanismo de memória de forma do é baseado em duas características principais: uma estrutura de rede de polímero estável que desmorne a forma original e um polímero de comutação reversível que permite que o material mude para uma forma modificada ou temporária [Huang et al., 2010 Elshazly et al., 2021].

De fato, esses polímeros são caracterizados pelo efeito da memória de forma , que é a capacidade dos materiais de serem deformados e fixados de forma temporária ou inativa (programação), que permanece estável até ser exposta a um estímulo adequado (recuperação) [Bruni et al., 2019]. Ao recuperar a forma original, o material pode ser programado novamente [Bruni et al., 2019]. A a memória de forma não é uma propriedade inerente ao material, mas uma combinação de uma estrutura de rede de polímeros específica do material com um método de processamento e programação especialmente projetado [Huang et al., 2010].

O mecanismo subjacente para a memória de forma é devido a um sistema de dois domínios, no qual um domínio é duro/elástico à temperatura ambiente, mantendo a estabilidade dimensional, e o segundo é macio/dúctil ou rígido, dependendo do estímulo aplicado [Bichu et al. , 2023]. O primeiro segmento representa o domínio elástico (ou componente de fixação de forma), enquanto o segundo é o segmento de transição (ou componente de comutação de forma) [Bruni et al., 2019].

Além das vantagens estéticas e funcionais de suas características intrínsecas, a resina de poliuretano também é durável contra os depósitos de manchas; portanto, o alinhador pode permanecer claro no ambiente intra-oral por um longo período de tempo [Bichu et al., 2023]. Conforme confirmado pelos artigos incluídos na presente revisão, o principal uso das resinas de poliuretano tem sido a impressão direta de alinhadores, como uma alternativa clínica adequada ao material termoplástico convencional [Bichu et al., 2023, Jindal et al., 2019]. A impressão 3D (também chamada de impressão 4D) é baseada na fabricação aditiva através da tecnologia SLA [Tsolakis et al., 2022].

Comparado a procedimentos de termoformação ou processo subtrativo de impressão 3D, o uso de alinhadores com impressão 3D direta parece oferecer várias vantagens práticas, como maior precisão, facilidade de produção, cadeias de suprimentos mais curtas, tempo de entrega significativamente mais curto e custos mais baixos de matérias primas e de processamento de fluxo de trabalho [Peeters et al., 2019, Bichu et al., 2023, Jindal et al., 2019].

Os autores observaram que o aperfeiçoamento destes materiais para uso ortodônticos vem influenciando na prática clínica. A busca por polímeros eficientes e técnicas econômicas para reduzir o tempo de tratamento e a colaboração do paciente está fazendo um progresso significativo.

As resinas a base de poliamida e poliuretano são novos materiais para aparelhos ortodônticos customizados, sem metal e totalmente digitais, que ampliam a perspectiva em direção a uma ortodontia feita sob medida. No entanto, mais estudos clínicos devem ser realizados para atender à eficiência desses polímeros em comparação com os materiais ortodônticos convencionais.

Link do artigo na integra via EJPD:

https://www.ejpd.eu/pdf/EJPD_2023_1921.pdf