Antibacterial coating for aesthetic orthodontic devices

This thesis aims to functionalize the surface of the clear aligner through a coating with the release of an antibacterial agent. The studied coating is formed by a matrix, titanium dioxide (TiO2) deposited through the sol-gel dip-coating technique, and by an antibacterial agent, silver. For better adhesion between the TiO2 and the clear aligner, corona treatment combined with a silane coupling agent deposition was carried out. The selected silane was 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). Different types of samples were prepared among which corona-treated samples accompanied by silane coupling agent showed the better result. The tests performed for the morphological, physical, and chemical characterization were SEM/EDS, contact angle (CA) measurements, and, ICP-OES. For the verification of the stability of the coating, a brushing test, and stability in artificial saliva were done. The results obtained from the SEM /EDS analysis show a decent uniformity of the coating for the samples prepared with the combination of corona treatment and silane coupling agent. The CA measurements were the lowest for this series of samples The stability test was carried out with brushing for six consecutive minutes. For both internal and external surfaces of the aligner, Ti and Ag were present with a small detachment of the coating on the surface. The stability tests in artificial saliva were done for 1week and 2 weeks. Ti and Ag are present for both internal and external surfaces after 1 week. But there is a complete absence of these elements after 2 weeks in saliva solution. The ICP-OES test showed the amount of released Ag after 24h, 7 days, and 14 days.

Questa tesi si propone di funzionalizzare la superficie di allineatori dentali trasparenti, clear aligners, in modo da ottenere un rivestimento che possa rialsciare nel tempo di uitlizzo (2 settimane) un agente antibatterico, in modo da prevenire l’adesione di batteri sulla superficie stessa dell’allineatore. Il rivestimento studiato è formato da una matrice, il biossido di titanio (TiO2) depositato mediante la tecnica del dip-coating sol-gel, e da un agente antibatterico, l'argento. Per una migliore adesione tra il TiO2 e l'allineatore trasparente, è stato eseguito un trattamento corona combinato con una deposizione di agente di accoppiamento silano. Nei trattamenti Corona, un generatore ad alta frequenza produce una scintilla ad alta tensione sulla punta di un elettrodo. Il campo elettrico creato attorno all'elettrodo viene utilizzato per il trattamento superficiale dei polimeri. In questo lavoro è stato usato un Corona Plasma Treater (mettere nome modello) e il silano selezionato è il 3-amminopropiltrietossisilano (APTES). Sono stati preparati diversi tipologie di campioni. Tuttavia tra di essi,i i campioni trattati prima con corona e poi con l’agente di silano hanno mostrato il risultato migliore per l’adesione del coating di TiO2. I test eseguiti per la caratterizzazione morfologica, fisica e chimica sono stati SEM/EDS, misurazioni dell'angolo di contatto (CA) e ICP-OES per quantificare il rilascio dell’agente antibatterico nel tempo. Inoltre, per la verifica della stabilità del rivestimento è stata eseguita una prova di spazzolatura e di stabilità in saliva artificiale. I risultati ottenuti dall'analisi SEM/EDS mostrano una discreta uniformità del rivestimento per i campioni preparati con la combinazione di trattamento corona e agente di accoppiamento silano. Le misure di CA erano le più basse per questa serie di campioni. Il test di stabilità è stato effettuato con spazzolatura per sei minuti consecutivi. Sia per le superfici interne che esterne dell'aligner, i segnali del Ti e dell’Ag erano presenti, evidenziando solo un piccolo distacco del rivestimento sulla superficie. I test di stabilità nella saliva artificiale sono stati eseguiti per 1 settimana e 2 settimane. Ti e Ag sono presenti sia per le superfici interne che per quelle esterne dopo 1 settimana. Ma c'è una completa assenza di questi elementi dopo 2 settimane in soluzione di saliva. Il test ICP-OES ha mostrato la quantità di Ag rilasciato dopo 24 ore, 7 giorni e 14 giorni.