Les résines composites

Les résines composites

Introduction

Le domaine de l’odontologie restauratrice et conservatrice n’a cessé d’évoluer durant ces dernières années, se dirigeant vers une dentisterie moins mutilante et plus efficiente. Les résines composites (RC), apparues dans les années 1960, se sont multipliées et font aujourd’hui partie des traitements standards de l’odontologie conservatrice moderne.

Un matériau composite est un matériau hétérogène associant au moins deux matériaux. L’objectif de cette association est de cumuler les propriétés favorables des divers constituants et de minimiser les défauts afin que l’ensemble ait des propriétés supérieures à celles de chacun des constituants isolés.

Composition

Les résines composites comprennent :

• La phase organique (polymère), appelée également phase dispersante ou matrice résineuse.
• La phase inorganique, appelée également phase dispersante ou charge.
• Un liant ou agent de couplage qui assure la liaison entre les deux phases grâce au procédé de silanisation.
• Des adjuvants.

La Phase Organique

Représente 30 à 50 % du volume total du matériau. Elle comprend : la résine matricielle et les diluants (les contrôleurs de viscosité). Elle se caractérise par :

• Faible résistance mécanique.
• Importante rétraction de prise.

La matrice résineuse est le liant entre les charges et influence le coefficient d’expansion thermique, la rétraction de prise, l’absorption d’eau et la solubilité des résines composites. Le pourcentage et la chimie de cette phase organique influencent les propriétés physico-mécaniques des composites.

La Résine Matricielle

C’est le composant chimiquement actif du composite. Il s’agit d’un monomère fluide qui est converti en un polymère rigide par une réaction de polymérisation. Il existe différents types de matrices :

• Bis-GMA.
• Di-uréthane (moins visqueux mais la rétraction de prise est plus élevée).

Ces matrices rendent toutes les résines composites compatibles entre elles et avec les adhésifs.

Les Diluants ou Contrôleurs de Viscosité

Les diluants sont des monomères de faible poids moléculaire et, par conséquent, de faible viscosité, qui sont ajoutés pour :

• Abaisser la consistance du mélange.
• Permettre d’incorporer un maximum de charges.

Le diluant :

• Influence les propriétés mécaniques du matériau.
• Augmente la rétraction de polymérisation.
• Rend la résine moins cassante mais réduit sa résistance à l’abrasion.

La Phase Inorganique (Charge)

Ce sont des particules de nature, de forme et de taille différentes. L’objectif de l’incorporation de ces charges est de réduire la proportion de la résine, qui constitue le maillon faible du matériau. Les composites contiennent une grande diversité de particules distribuées soit de façon unimodale, soit multimodale.

Classification des Charges

Selon la Nature

• Charges en quartz.
• Charges en verre de métaux lourds.
• Charges en silice (microcharges).

Selon la Forme

• Charges en éclats (de forme irrégulière).
• Charges sphériques ou en forme de billes.

Selon la Taille (Granulométrie)

• Macrocharges : 5 à 30 µm.
• Midi/mini charges : 1 à 5 µm.
• Microcharges : 0,04 µm.
• Nanocharges : 10 à 100 nm.

Évolution chronologique de la taille des particules de charges :

• Microfill : 40-50 nm.
• Small particle Hybrid : 10-50 µm + 40 nm.
• Nanofill : 5-100 nm.
• Minifill : 0,6-1 µm + 40 nm.
• Microhybrid : 1-10 µm + 40 nm.

Composition des macrocharges :

• Quartz.
• Verres.
• Silice (microcharges).
• Particules en billes.
• Particules en éclats.

L’Agent de Couplage (le Liant)

C’est un composant essentiel des résines composites qui assure la liaison entre les deux phases (organique/inorganique) qui sont incompatibles. La surface des charges est traité par un agent de couplage, généralement le silane, le plus courant étant le mercaptopropyl trimethyl silane. L’agent de couplage enrobe les particules, ce qui leur permet d’adhérer à la matrice.

Les Adjuvants

Ce sont des substances qui agissent sur la cinétique de la réaction de prise, soit :

• En l’inhibant : inhibiteurs de prise.
• En l’initiant : amorceurs et activateurs de polymérisation.

Les Inhibiteurs

Ils préviennent la polymérisation spontanée du monomère, permettant ainsi la conservation du matériau. Ils se caractérisent par une forte réactivité avec les radicaux libres, empêchant le début de la polymérisation. Les principaux inhibiteurs sont :

• Butyl hydroxytoluène (BHT).
• 4-méthoxyphénol (MEHO).
• Hydroquinone.

Les Amorceurs et les Activateurs

Ce sont des composés organiques qui génèrent des radicaux libres sous l’influence d’un activateur, initiant ainsi la polymérisation. Selon le type de polymérisation, on distingue :

Initiateurs Chimiques

• Amorce une chémopolymérisation.
• Principal initiateur : peroxyde de benzoyle.
• Activé par des amines ternaires.

Initiateurs Photosensibles

• Amorce une photopolymérisation par formation de radicaux libres sous l’influence des radiations électromagnétiques.
• Initiateurs les plus utilisés : benzoïne méthyléther, camphoroquinone.
• Activateur : photons.

Classification des Composites

Selon la Granulométrie

Composites à Macrocharges

• Apparus pour la première fois en 1960.
• Contiennent des charges de quartz ou de verres.
• Taille des particules : jusqu’à 100 µm, de forme irrégulière.
• Présentation : sous forme de deux pâtes.
• Avantages : génèrent peu de chaleur de prise, peu coûteux, faible rétraction de prise.
• Inconvénients : temps de travail court, temps de prise long, surface rugueuse, faible résistance à l’usure, discoloration intrinsèque.

Composites Microfins ou Microchargés

• Contiennent uniquement des charges de silice.
• Taille des particules : 0,04 µm.
• Taux de charge : 30 à 52 % (faibles propriétés mécaniques).
• Types :
  • Composites microfins homogènes.
  • Composites microfins hétérogènes.
• Propriétés :
  • État de surface poli et lustré.
  • Résistance à l’usure fortement améliorée.
  • Agressivité diminuée vis-à-vis des dents antagonistes.

Composites Hybrides

• Contiennent un mélange de particules macro/midi/mini de verres et des microparticules de silice.
• Macroparticules (verres de zirconium/de baryum) :
  • Plus petites que celles des composites conventionnels.
  • Plus arrondies.
  • Granulométrie précise.
  • Radio-opaques.
• Microparticules (SiO₂) :
  • Taille : 0,1 à 0,01 µm.
  • Renforcent la matrice résineuse.
  • Coefficient d’expansion thermique favorable, réduisant la perte des particules lors des variations thermiques.
• Types selon la taille des macroparticules :
  • Hybrides à midi-particules : midi-charges de verres de 1 à 10 µm et microcharges de silice.
  • Hybrides à miniparticules ou submicronique : macrocharges inférieures au micron (0,4 à 0,7 µm) et microcharges de silice (0,04 µm).

Composites Nanochargés

• Représentent la dernière évolution des composites.
• Issus de la nanotechnologie, permettant le développement de nouveaux composés améliorant les performances.
• Charges de dimensions nanométriques (ordre du millionième de millimètre).

Selon le Mode de Polymérisation

Composites à Polymérisation Chimique

• Activés chimiquement, se présentent sous forme de deux pâtes à mélanger en quantités équivalentes :
  • Une base contenant l’initiateur (peroxyde de benzoyle).
  • Un catalyseur contenant un activateur (amine tertiaire).
• La polymérisation est initiée lorsque les deux composés sont mis en contact.
• La vitesse de polymérisation dépend de la concentration en initiateur et en accélérateur.

Composites à Polymérisation Photo-activée

• Les photons, provenant de radiations électromagnétiques (lumière UV à 365 nm ou lumière visible à 420-470 nm), agissent sur les photo-amorceurs pour former des radicaux libres.
• Lumière d’initiation et photo-initiateur :
  • UV (365 nm) : benzoïle méthyl éther.
  • Visible (420-470 nm) : camphoroquinone.

Composites Dual

• Non détaillé dans le document.

Selon l’Utilisation Clinique

Composites Fluides

• Présentation : seringue.
• Type : composites microhybrides avec un faible taux de charges.
• Contraction de polymérisation : environ 4 %.

Composites de Consistance Traditionnelle

• Utilisés dans la majorité des cas, avec un large champ d’application.

Composites Condensables

• Développés pour améliorer la manipulation et faciliter le compactage dans les cavités proximales.
• Taux de charges élevé (2 % de charges supplémentaires).

Selon les Propriétés Optiques

• Modèle de la dent naturelle.
• Choix des teintes.

Polymérisation

Définition

La polymérisation est le processus par lequel un composite de consistance pâteuse se transforme en matériau solide. Selon Skinner, elle peut être décrite comme une série de réactions en chaîne, telle celle qui se produit lors d’une explosion.

Mécanisme de la Polymérisation

Définition

Une polymérisation est une réaction dans laquelle des unités de monomères se lient les unes aux autres (par des liaisons chimiques) pour donner une molécule de haut poids moléculaire appelée polymère. La polymérisation d’un composite dentaire, qui se fait par addition, est une réaction de polymérisation en chaîne, dite radicalaire. Le point de départ est la décomposition d’un amorceur en radicaux libres, par un activateur. L’activation peut être d’origine thermique (thermopolymérisation), chimique (chémopolymérisation) ou photochimique (photopolymérisation).

Représentation Schématique de la Photopolymérisation

• Photosensibilisateur (PhS) + Activateur (hv) → Photosensibilisateur activé : PhS* (450 à 470 nm).
• PhS* + Amorceur (PhA) → PhS-PhA + R* (Phase d’initiation ou amorçage).
• R* + M → R-M*.
• R-M* + M → R-M-M* (Phase de propagation).
• R* : Radical libre, M : Monomère, M* : Monomère activé.

Différents Types de Polymérisation

Chémopolymérisation ou Autopolymérisation

• Système activé chimiquement, se présentant sous forme de deux pâtes :
  • Une contenant l’initiateur (peroxyde).
  • Une contenant un activateur (amine tertiaire).
• Temps de prise à température buccale : 1,5 à 6 min.
• Temps de travail : 1 à 4 min.

Photopolymérisation

• Déclenchée par amorçage photochimique, à l’aide d’une lampe produisant de la lumière.
• Deux systèmes :
  • Lumière UV : utilisée par les premiers composites photopolymérisants.
  • Lumière visible : développée pour réduire les défauts du système UV.

Types de Lampes

• Lampes halogènes : lumière blanche, spectre de 400 à 500 nm, production de chaleur importante, durée de vie courte (50-100 h).
• Lampes à plasma : lumière blanche, spectre de 360 à 510 nm, production de chaleur variable.
• Lampes laser : lumière bleue-verte, spectre de 465 à 510 nm, utilisées également en chirurgie et blanchiment.
• Lampes LED : lumière bleue, spectre de 420 à 490 nm, faible production de chaleur, durée de vie très longue.

Critère	HALOGÈNE	LED	PLASMA	LASER
Source de lumière	Filament quartz – tungstène	Semi-conducteur	Électrodes – gaz ionisé	Radiations amplifiées
Spectre à la source	Lumière blanche	Lumière bleue	Lumière blanche	Lumière bleue – verte
Spectre à la sortie	400 à 500 nm, pic à 490 nm	420 à 490 nm, pic à 470 nm	360 à 510 nm, pic à 490 nm	465 à 510 nm, pic à 488 nm
Production de chaleur	Oui, importante	De nulle à faible selon modèles	De faible à importante selon modèles	Oui
Rendement	Faible	Très bon	Faible	–
Durée de vie	Courte à très courte (50-100 h)	Très longue à illimitée	Importante	–
Mode programmable	Possible	Possible	Possible	Possible
Type de pièce à main	Pistolet	Stylo, parfois pistolet	Pistolet ou stylo	Stylo
Autres indications	Blanchiment +/-	Aucune	Blanchiment ++	Chirurgie + Blanchiment

Avantages et Inconvénients de la Photopolymérisation

• Avantages :
  • Temps de travail long et temps de prise court.
  • Teinte plus stable du matériau.
  • Possibilité de faire des rajouts.
• Inconvénients :
  • Coût élevé.
  • Limite de la profondeur de polymérisation.
  • Légère augmentation de la température de la dent.
  • Nécessité d’un système de protection.

Propriétés des Composites

Propriétés Biologiques

• Toxicité directe et indirecte.
• Tolérance parodontale.
• Bioactivité.

Propriétés Mécaniques

• Dureté.
• Résistance à la compression.
• Résistance à la traction.
• Résistance à l’usure.
• Module d’élasticité de Young.
• Résistance à la fissuration.

Comparaison des propriétés mécaniques :

Matériau	Dureté	Résistance à la compression (MPa)	Résistance à la traction (MPa)	Module d’élasticité (GPa)
Composite traditionnel	62,3	260	53,4	12,3
Composite microchargé	31,8	230	55,3	6,5
Composite micro-hybride	64,5	390	66,3	9,3
Dentine	86,3	297	10,3	18,1
Émail	241,8	384	90,6	84,1

Propriétés Physiques (Stabilité Dimensionnelle)

• Expansion thermique.
• Retrait de polymérisation.
• Absorption hydrique.
• Porosité.

Propriétés Esthétiques

• Couleur.
• Indice de réfraction.
• Translucidité et opacité.
• Aptitude au polissage.
• Radio-opacité.

Indications et Contre-indications

• Indications :
  • Traumatismes des dents antérieures.
  • Cavités de classes III, IV, V.
  • Anomalies de structure, de couleur ou de forme.
• Contre-indications :
  • Patient peu ou non motivé.

Étapes de Mise en Place des Résines Composites

1. Préparation cavitaire et réalisation du biseau sur l’émail.
2. Choix de la teinte.
3. Pose du champ opératoire.
4. Protection du complexe pulpo-dentinaire.
5. Mordançage, rinçage et séchage.
6. Application de l’adhésif.
7. Mise en place du matériau.
8. Finition, polissage et lustrage.

Facteurs Influençant les Conséquences Cliniques du Retrait

Les facteurs qui participent à la genèse des contraintes sont :

1. La géométrie de la cavité, généralement caractérisée par le facteur de configuration ou facteur C.
2. La composition du composite.
3. La technique de mise en œuvre du composite.
4. Le taux de conversion des monomères.
5. La vitesse de polymérisation et le mode d’insolation lumineuse.

En agissant positivement sur ces facteurs, on peut réduire les conséquences néfastes cliniques.

Conclusion

Les composites ont connu de très nombreuses améliorations au cours de ces dernières années. Cependant, les échecs cliniques restent élevés, d’où la nécessité de sélectionner, parmi le très large éventail de produits commercialisés, les composites suffisamment performants.

Les résines composites

  La prévention des caries repose sur une hygiène bucco-dentaire rigoureuse et des visites régulières chez le dentiste. La maîtrise des techniques d’anesthésie locale est essentielle pour assurer le confort du patient lors des soins. L’imagerie dentaire, comme la radiographie panoramique, permet un diagnostic précis des pathologies buccales. Les étudiants doivent comprendre l’importance de la stérilisation pour prévenir les infections croisées en cabinet. La restauration dentaire, comme les composites ou les couronnes, exige une précision technique et un sens esthétique. Les praticiens doivent rester informés des avancées en implantologie pour proposer des solutions modernes aux patients. Une communication claire avec le patient renforce sa confiance et favorise l’adhésion au plan de traitement.  

Les résines composites