Cosa sono le correnti galvaniche endorali

Quando due metalli diversi sono accoppiati elettricamente ed immersi in una soluzione acquosa contenente dei sali si forma immediatamente un sistema elettrochimico ben sintetizzato dalla pila di Volta. Uno dei due metalli, quello meno nobile, inizia a corrodersi e si genera una corrente elettrica verso il metallo più nobile.  Questo fenomeno è una delle forme più comuni e diffuse di corrosione dei materiali metallici e ha grandi rilevanze in tutti i settori meccanici e strutturali.

Come nell'esempio di questa nave letteralmente divorata dai fenomeni corrosivi nell'ambiente salino marino, anche i restuari dentali metallici possono essere soggetti a questo genere di comportamento fisico. Ne conseguono tre aspetti, la cui importanza andrebbe sempre valutata:

• Il deterioramento meccanico strutturale del restauro stesso
• La presenza di correnti di corrosione in bocca
• Il rilascio di prodotti di corrosione nella saliva e nei tessuti

Perché si instauri una corrente di corrosione occorre che ci siano due metalli diversi presenti in bocca e che questi possano formare una coppia come in una pila elettrica:

Uno dei due metalli coinvolti diventa l'anodo del sistema e l'altro il catodo, in base alle loro caratteristiche intrinseche di elettronegatività. Il flusso di corrente si sposta dall'anodo verso il catodo.

L'anodo è sempre sacrificale e si corrode, rilasciando i sali di corrosione in forma ionica.

La cosiddetta "serie elettrochimica" definisce una classifica di nobiltà degli elementi metallici e permette di prevedere il comportamento di coppie di metalli assemblati a formare una cella elettrica. L'elemento con la posizione più in altro nella serie elettrochimica è sempre l'elemento più nobile e quindi quello che diventa il catodo. L'elemento più in basso necessariamente diventa l'anodo.

Il comportamento di un metallo è tuttavia sempre relativo al contesto in cui lo si inserisce. Salvo il platino e l'oro, tutti gli altri metalli sono sempre più nobili di quelli più in basso ma più "vili" di quelli in alto nella serie. Ne consegue che qualsiasi metallo può cambiare il suo comportortamento di corrosione in relazioni agli altri metalli presenti nel sistema. Questo, applicato ad un sistema in evoluzione nel tempo come l'amalgama, significa anche che i comportamenti dei singoli metalli possono variare se viene immesso o rimosso un particolare restauro dal sistema.

Negli esempi sopra il rame si comporta da catodo quando accoppiato allo zinco, ma diventa l'anodo e si corrode quando è in presenza dell'argento. Anche il potenziale elettrico sviluppato è diverso: il rame e l'argento, che sono relativamente vicini nella serie elettrochimica, sviluppano un potenziale di 0.422 Volt, mentre questa differenza raddoppia accoppiando il rame con lo zinco (molto meno nobile). Arriva ad essere tre volte tanto l'argento, che è quasi un metallo nobile in senso assoluto.

Tutto il ragionamento teorico è abbastanza lineare e semplice finché si parla di singoli metalli puri, accoppiati a due a due. Nella realtà i metalli sono tutti utilizzati sotto forme di leghe, ossia miscele solide di vari elementi metalli, legati a formare cristalli o fasi di composizioni non omogenee.  Già solo all'interno di una singola lega utilizzata per un singolo restauro si ha la formazione di aree differenziate con attività anodica e catodica.

Sfortunatamente in vivo e nella realtà clinica non è così semplice calcolare le interazioni tra i materiali metallici usati per i diversi restauri. Singolarmente le leghe utilizzate per realizzare strutture protesiche sono certificate per essere stabili, ma la gli accoppiamenti possibili tra amalgama, leghe preziose varie, leghe non preziose, acciai e leghe di titanio sono tantissimi.

Di fatto non è prevedibile come si comporterà un nuovo restauro metallico inserito nel cavo orale ed anche l'utilizzo di una lega aurea molto nobile può in effetti creare un problema tramite l'aumento della differenza di potenziale che si crea con altri restauri meno preziosi.

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Come si misurano le correnti endorali

Le correnti elettriche endorali possono essere facilmente rilevate utilizzando strumenti elettronici con una sensibilità ed una scala adeguata all'ordine di grandezza in gioco. Il comportamento elettrico dei metalli intraorali è fondamentalmente quella di una cella elettrica o pila di bassa potenza. Teoricamente le due misure dirette che si possono effettuare sono la misurazione della differenza di potenziale o voltaggio e della corrente, o amperaggio; poiché la potenza della cella risulta comunque contenuta, la misurazione del voltaggio risulta poco affidabile perché il seppur minimo prelievo di corrente dal sistema di fatto modifica questo parametro.

Risulta invece molto più affidabile la misurazione della corrente, tramite un galvanometro digitale ad alta risoluzione.

A differenza di un comune amperometro, quale quello presente in un tester da elettricista, il campo di misura di un galvanometro scende agevolmente nel campo dei µA (micro-ampere). Altra differenza fondamentale rispetto ad un tester è la capacità di registrare una sequenza molto rapida di valori, circa un dato ogni millesimo di secondo, in modo da poter tracciare l'intera curva di scarica della cella esaminata.

La misurazione della corrente di scarica è infatti una misura di tipo distruttivo: la carica elettrica viene cortocircuitata e fatta transitare per intero attraverso lo strumento di misura, fino ad arrivare alla condizione di carica nulla presente sul corpo metallico. Uno strumento privo di registrazione sequenziale e di memoria farebbe vedere solo un valore di picco per qualche istante e risulterebbe assai difficile da usare in campo clinico.

Un'eventaule nuova misurazione del corpo metallico è possibile solo dopo un discreto periodo di tempo, quando le condizioni di carica si sono ripristinate.

La misurazione della corrente avviene tramite due elettrodi di contatto, realizzati in carbonio. Tale accorgimento è stato addottato specificatamente per evitare la formazione di coppie metalliche durante la misura tra l'elettrodo stesso ed il metallo in esame, condizione che introdurrebbe significativi errori sperimentali.

L'elettrodo di riferimento viene posto in contatto con la mucosa del fornice, nel medesimo lato in cui si realizza la misura. L'elettrodo esploratore viene invece posto a contatto con una superficie libera del restauro metallico da misurare. In tale condizione il circuito elettrodo - galvanometro - elettrodo diventa un arco di scarica per la corrente elettrica del restauro.

Appena il software rileva una variazione di corrente inizia automaticamente il processo di acquisizione e data logging, che termina dopo 1 secondo, vale a dire 1000 punti di misura. Lo strumento indica quindi graficamente l'intera curva di scarica, la corrente massima rilevata e la polarità della cella (positiva o negativa)

In modalità numerica il  software è in grado di riassumere i dati principali dell'acquisizione, per una più rapida e sintetica lettura.

Inoltre è possibile interfacciare lo strumento di misura con un pc e procedere allo scarico di tutta una serie di misurazioni, archiviate dente per dente. Grazie alle funzioni matematiche di calcolo è possibile ricavare l'integrale della curva di scarico e ottenere il valore di potenza totale della cella di scarica. Sebbene ai fini pratici sia più che sufficiente la misurazione della corrente di picco, il valore della potenza è utile per confrontare l'attività elettrica di corpi metallici composti dallo stesso materiale ma aventi dimensioni fisiche assai differenti e per effettuare lavori di ricerca più raffinati e complessi.

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