Metodo In Vitro per la valutazione delle interazioni laser-titanio utilizzando laser Er, Cr:YSGG e a diodi

Summary

Questo protocollo descrive un metodo in vitro standardizzato per valutare gli effetti termici e superficiali sul titanio durante l'irradiazione laser Er,Cr:YSGG e con diodi utilizzando impostazioni di taglio dei tessuti molli raccomandate dal produttore. La termometria a contatto diretto e l'analisi multimodale delle superfici forniscono un flusso di lavoro riproducibile per caratterizzare le interazioni laser dipendenti dalla lunghezza d'onda.

Abstract

Questo studio presenta un protocollo standardizzato in vitro per valutare la risposta termica e le alterazioni superficiali del titanio durante l'irradiazione laser Er,Cr:YSGG e a diodo secondo impostazioni di tessuti molli raccomandate dal produttore. Cilindri di titanio personalizzati di grado 4 con canale interno permettevano la misurazione diretta della temperatura tramite una termocoppia incorporata, consentendo una valutazione controllata delle variazioni termiche indotte dal laser. Per garantire la coerenza geometrica e minimizzare la variabilità dipendente dall'operatore, è stato utilizzato un sistema di stabilizzazione stampato in 3D per standardizzare l'angolo di irradiazione, la traiettoria di sfreccia e il movimento della punta. Le modifiche superficiali successive all'esposizione laser sono state caratterizzate quantitativamente e qualitativamente utilizzando tecniche complementari, tra cui profilometria per l'analisi della rugosità, microscopia elettronica a scansione per la valutazione micromorfologica e microscopia a forza atomica per la valutazione topografica su scala nanometrica. L'irradiazione con laser a diodo produceva elevazioni di temperatura dipendenti dalla potenza e dal tempo, con le combinazioni di parametri più alte che superavano la soglia di sicurezza clinicamente accettata di 10 °C. Al contrario, tutte le condizioni Er,Cr:YSGG testate sono rimaste al di sotto di questo limite, indicando un comportamento termico distinto dipendente dalla lunghezza d'onda. Entrambi i sistemi laser hanno indotto aumenti significativi della rugosità superficiale rispetto alla superficie di controllo non trattata, mentre le analisi di imaging hanno rivelato differenze dipendenti dalla lunghezza d'onda nella morfologia su scala micro e nanoscala. Collettivamente, questo protocollo fornisce un quadro sperimentale per l'indagine sistematica delle interazioni laser-titanio e può supportare una selezione più sicura e basata su evidenze per le procedure dei tessuti molli assistite da laser eseguite vicino ai componenti dell'impianto.

Introduction

Le procedure dei tessuti molli assistite da laser sono ampiamente impiegate durante la seconda fase della chirurgia dell'impianto e la gestione della mucosa peri-implant, dove l'irradiazione avviene spesso in prossimità dei componenti in^{titanio 1,2}. In tali situazioni cliniche, è essenziale comprendere il comportamento termico del titanio e il potenziale di alterazioni superficiali, poiché un'eccessiva elevazione della temperatura o la perturbazione superficiale possono compromettere l'integrità ossea peri-impianto e la stabilità a lungo termine^{dell'impianto<....}

Protocol

Preparazione di campioni di titanio
I cilindri di titanio di grado 4 (5 mm × 10 mm, superficie acida di grana  grande sabbiata (SLA)) sono stati puliti con etanolo al 70% per 30 secondi. Gli esemplari sono stati posti su una superficie pulita e asciugati all'aria per 10 minuti. La superficie piatta di irradiazione di ciascun cilindro veniva ispezionata per confermare l'assenza di detriti visibili. Ogni cilindro era posizionato nel portastabilizzatori stampato in 3D, con la superficie piatta orientata verso l'alto e la fessura laterale della termocoppia accessibile. Tutti i rifiuti di etanolo e even....

Results

Analisi della temperatura
In tutti i gruppi Er,Cr:YSGG, la variazione di temperatura è rimasta al di sotto della soglia di sicurezza di 10 °C, con valori compresi tra –2,65 °C e +2,20 °C. La potenza ha avuto un effetto significativo sul cambiamento di temperatura (p < 0,001), mentre la durata dell'irradiazione non ha mostrato un'influenza significativa (p = 0,898). La temperatura più bassa è stata osservata in E2 (2,75 W–40 s: –2,65 °C). Al contrario, l'irradiazione .......

Discussion

Questo studio ha dimostrato che le interazioni con il titanio laser sono fortemente influenzate dalla lunghezza d'onda, dalla potenza di uscita e dagli effetti combinati di potenza e durata dell'esposizione. Er,Cr:YSGG l'irradiazione ha costantemente prodotto elevazioni di temperatura al di sotto della soglia clinicamente accettata di 10 °C associata a lesioni ossee^{termiche 3,4}, mentre l'irradiazione laser a diodi ha mostrato un .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Portastabilizzatore stampato in 3D	Personalizzati	Personalizzato / Non applicabile	Unità di stabilizzazione stampata in 3D progettata per fissare l'angolo di irradiazione e il percorso del manubrio.
Microscopio a Forza Atomica (EzAFM-Compact)	Nanomagnetics Instruments, Oxford, Regno Unito	URL: https://www.nanomagnetics-inst.com/product/scanning-probe-microscopy/ezafm	Utilizzato per la topografia superficiale su scala nanometrica e la caratterizzazione della rugosità.
Multimetro digitale (Keithley 2000, 6½ Digit)	Keithley Instruments	URL: https://www.tek.com/en/products/keithley/digital-multimeter/keithley-2000-series-6-digit-multimeter-scanning	Usata con termocoppia di tipo K per la misurazione della temperatura.
Laser a diodo epico (940 nm)	Biolase, Irvine, CA, USA	URL: https://www.biolase.com/products/dental-lasers-soft-tissue/epic-x/	Sistema laser a diodo a onde continue (940 nm); regolabile 0,5– 10 W in uscita; Utilizzato per l'irradiazione in modalità dei tessuti molli.
Ehm, Cr:YSGG Sistema laser (Waterlase iPlus, 2780 nm)	Biolase, Irvine, CA, USA	URL: https://www.biolase.com/products/dental-lasers-all-tissue/waterlase-iplus-intl/	Er, laser Cr:YSGG (2780 nm) usato con la punta Ziptip MZ-5, 9 mm; operato in modalità gingirectomia con aria continua e NDASH; Spruzzi d'acqua.
Etanolo, 70% (v/v)	Ulusoy Kozmetik	URL: https://www.ulusoykozmetik.com/urun/tr/105_ulusoy-etil-alkol-70%25C2%25B0	Pulizia delle superfici dei campioni
Software di Controllo e Analisi EzAFM	Nanomagnetics Instruments, Oxford, Regno Unito	URL: https://www.nanomagnetics-inst.com/product/scanning-probe-microscopy/ezafm	Utilizzato per il controllo AFM, l'acquisizione dati e l'elaborazione delle immagini.
IBM SPSS Statistica 25	IBM Corp., Armonk, NY, USA	Versione 25	Utilizzato per analisi statistiche tra cui test di normalità, confronti non parametrici e ANOVA bidirezionale.
Termocoppia di tipo K	Non specificato	Non applicabile	Sonda termocoppia di tipo K utilizzata per l'acquisizione della temperatura.
Software per il controllo del microscopio (Quanta FEG 250)	Thermo Fisher Scientific (precedentemente FEI), Hillsboro, OR, USA	URL: https://www.thermofisher.com	Utilizzato per l'acquisizione di immagini SEM e il controllo degli strumenti.
MZ-5 Ziptip (9 mm)	Biolasi	URL: https://store.biolase.com/products/7200712-pkg-mz5-9mm-ziptips-20-pack-wl-md	Consiglio usato con il pezzo Er, Cr:YSGG.
Aria compressa senza olio	Non specificato	Non applicabile	Usata per rimuovere detriti dalle superfici di titanio.
Cera di paraffina	MumveMum (venduto tramite Trendyol)	URL: https://www.trendyol.com/mumvemum/hazir-parafin-1-kg-p-31671380	Usato per rivestire il filo termocoppia per ridurre le interferenze termiche.
Profilometro (Surftest SJ-201)	Mitutoyo, Tokyo, Giappone	URL: https://www.bergeng.com/m m5/downloads/mti/sj201.pdf?srsltid =AfmBOoq2vJN7b4UPc2Yg-aO1 zhsL64p6vFDHSWJ54M_x5gdI8 KkIJgaV	Usata per misurazioni di Ra su 2 e volte; Area di scansione da 2 mm.
Microscopio elettronico a scansione (Quanta FEG 250)	Thermo Fisher Scientific (precedentemente FEI), Hillsboro, OR, USA	URL: https://www.thermofisher.com	Imaging SEM a 250 e multipli; – 5000 e volte; ingrandimenti.
Consigli E4, 400 e micro; m, 4 mm	Biolasi	URL: https://store.biolase.com/products/7400016-tips-e4-400-µm-4mm-surgical-30-qty	Fibra utilizzata per l'irradiazione laser a diodo.
Cilindri di titanio (Grado 4, superficie SLA, 5 e volte; 10 mm)	Naxis, Germania	Personalizzati	Cilindri su misura con canale interno da 5 mm per termocoppia.