Les Biomatériaux en Orthopédie Dento-Faciale, ODF

Les Biomatériaux en Orthopédie Dento-Faciale, ODF

Définitions

En 1987, Williams a défini un biomatériau comme un matériau non viable utilisé dans un dispositif médical, destiné à interagir avec des systèmes biologiques. La définition d’un biomatériau ne se limite pas aux matériaux artificiels construits à base de métaux ou de céramiques. Un biomatériau peut également inclure une autogreffe ou une allogreffe.

En orthodontie, le comportement des biomatériaux en milieu buccal repose sur un mécanisme à double sens :

• Les effets du biomatériau sur le milieu (biocompatibilité).
• Les effets du milieu sur le biomatériau (biodégradation).

La Biocompatibilité

La biocompatibilité inclut la résistance à la corrosion et la tolérance des tissus aux alliages utilisés. Elle correspond à l’aptitude d’un biomatériau à remplir pleinement la fonction pour laquelle il a été conçu, sans porter atteinte à la vitalité du milieu biologique dans lequel il est inséré.

La Biodégradation

La biodégradation est définie comme la dégradation des caractéristiques d’un biomatériau causée par l’environnement biologique dans lequel il fonctionne. L’origine de la dégradation peut être :

• Électrochimique (corrosion).
• Biologique, par attaque microbienne principalement.

Dans ce cas, le biomatériau ne peut plus remplir sa fonction correctement et peut devenir dangereux en raison de la libération de produits de dégradation.

Choix des Matériaux à Vocation de Biomatériaux

Le principe général de l’orthodontie est de déplacer les dents dans les trois dimensions de l’espace afin d’établir une occlusion finale la plus fonctionnelle, esthétique et stable possible. Ces déplacements dentaires sont réalisés par la mise en place en milieu buccal d’un dispositif orthodontique. L’orthodontiste peut utiliser principalement :

• Une thérapeutique amovible.
• Une thérapeutique fixe multi-attaches.

Une grande variété de biomatériaux est disponible, notamment :

• Alginates et plâtres.
• Matériaux de collage (ciment de scellement, composites).
• Verrous (brackets) et bagues.
• Arcs.
• Céramiques.
• Matériaux polymères.

Thérapeutique Amovible et Fixe

Les thérapeutiques amovibles et fixes utilisent différents biomatériaux selon les besoins spécifiques du traitement.

Les Fils et les Arcs

L’utilisation des fils est directement liée à la technique pratiquée. Les principaux alliages utilisés sont :

• Alliages à base d’or.
• Acier inoxydable.
• Elgiloy.
• Fil australien.
• TMA.
• Alliages de Nickel-Titane (Ni-Ti).

Les Alliages à Base d’Or

Les alliages à base d’or furent les premiers utilisés en orthodontie, malgré leur coût élevé. Ils étaient principalement employés dans la pratique de l’Edgewise. Ces alliages sont composés d’or, de cuivre, d’argent, de palladium et de platine. Dans les années 1940, ils furent supplantés par l’acier inoxydable, moins coûteux.

L’Acier Inoxydable

Ces alliages sont constitués de :

• Fer.
• Chrome (18 %).
• Nickel (8 %).
• Moins de 2 % de carbone.

Les fils en acier inoxydable peuvent se présenter en section ronde ou rectangulaire, sous forme monobrins ou multibrins. Les fils multibrins peuvent être :

• Torsadés à section ronde ou rectangulaire.
• Torsadés autour d’un fil coaxial.
• Tressés.

L’Elgiloy

L’Elgiloy est composé de :

• Cobalt (40 %).
• Chrome (20 %).
• Nickel (15 %).
• Fer (16 %).
• Molybdène (7 %).
• Manganèse (2 %).
• Carbone (0,15 %).
• Béryllium (0,04 %).

Cet alliage, comme l’acier inoxydable, résiste bien à la corrosion grâce à la formation d’une couche d’oxydation passive réalisée par le chrome.

Le TMA

Le TMA (Titane-Molybdène) a été conçu dans les années 1980 par Burstone, Goldberg et l’Institute of Materials Science du Connecticut. Il permet une déformation plus importante que l’acier et restitue une force plus douce et continue.

Les Alliages de Nickel-Titane (Ni-Ti)

Il existe une grande variété d’arcs Ni-Ti, avec des qualités et propriétés différentes :

• Nitinol : Composé de 52 % de nickel, 45 % de titane et de cobalt. Il offre un avantage lors des phases de nivellement, d’alignement et de correction des rotations.
• Nitinol chinois : Présente une élasticité plus importante que le Nitinol américain.
• Ni-Ti à mémoire de forme et superélastiques : Ces arcs peuvent subir une déformation apparemment plastique, puis retrouver leur forme initiale par simple réchauffage.
• Ni-Ti japonais : Commercialisé sous les noms de Bioforce, Sentalloy et Neosentalloy, ce fil se caractérise par sa superélasticité et son effet mémoire de forme.

Verrous Métalliques et Bagues

L’attache orthodontique, ou verrou (bracket), est un dispositif fixé à chaque dent d’une arcade, collé directement sur la dent ou soudé sur une bague. Il sert d’intermédiaire entre la dent à déplacer ou à immobiliser et l’effecteur mécanique que constitue la partie active de l’appareil orthodontique.

Matériaux Utilisés pour la Fabrication des Verrous

• Acier inoxydable.
• Titane.
• Alliages chrome-cobalt.

Brasure et Soudure

Le brasage est le moyen d’assemblage conventionnel en orthodontie. Il consiste à unir des éléments métalliques par l’interposition d’un matériau d’apport. En orthodontie, on utilise une brasure à l’argent avec un flux désoxydant, incorporé ou non, et un chalumeau à gaz.

Les Céramiques

Définition

Les céramiques sont des matériaux ni métalliques, ni polymériques, incluant des produits comme les pierres précieuses, les verres et les oxydes métalliques. Les attaches céramiques sont constituées de deux oxydes principaux :

• Oxyde de zirconium (ZrO2).
• Oxyde d’aluminium (Al2O3), le plus utilisé pour les attaches.

Propriétés

Les céramiques sont :

• Chimiquement inertes vis-à-vis de l’air, des fluides oraux, des acides et des bases.
• Biocompatibles, sans provoquer d’allergies.
• Non absorbantes, ne se tachant pas et ne se décolorant pas.

Cependant, elles présentent une faible résistance à la fracture, ce qui les rend extrêmement fragiles.

Les Matériaux Polymères

Classification Physique des Polymères

• Thermoplastiques : Polyéthylène, PVC, nylon.
• Résines thermodurcissables : Époxyde, polyuréthane, silicone.
• Élastomères ou caoutchoucs.
• Polymères naturels : Cellulose, protéines.

Gouttière Thermoformée

Les gouttières thermoformées sont utilisées dans les thérapeutiques amovibles.

La Résine Acrylique

La résine acrylique est largement utilisée en orthopédie dento-faciale. Elle se présente sous forme liquide-poudre (poudre polymère, liquide monomère) et est composée de polyméthacrylate de méthyle. Elle peut être :

• Translucide.
• Colorée.
• À paillettes.

Ses propriétés mécaniques incluent une bonne dureté et une résistance à la traction, mais sa résistance à l’abrasion est faible.

Les Matériaux Élastomériques

Un élastomère est un polymère élastique capable de supporter de grandes déformations, presque totalement réversibles. Ce terme désigne tous les caoutchoucs synthétiques possédant une élasticité caoutchoutière.

Vieillissement et Biodégradation

• Biodégradation fonctionnelle : Les composants élastomériques ne peuvent pas exercer une force constante sur une longue période.
• Biodégradation environnementale : La dégradation des propriétés physiques et chimiques dans le milieu buccal humide et agressif aggrave le vieillissement et la porosité des élastomères.

Facteurs Influant en Bouche

• Facteurs chimiques : Salive, nourriture, hygiène.
• Facteurs thermiques : Variations de température des aliments.
• Variations de pH.
• Facteurs mécaniques : Mastication, brossage.

Utilisation Orthodontique des Élastomères

• Élastiques.
• Chainettes élastomèriques.
• Ligatures élastomèriques.
• Gouttières élastomèriques.

Conclusion

En orthopédie dento-faciale, les déplacements dentaires et l’action sur les bases osseuses sont obtenus grâce à des dispositifs intra-buccaux constituant l’essentiel de l’arsenal thérapeutique mécanique. Les matériaux composant les appareils orthodontiques doivent répondre à des critères mécaniques, mais surtout être biocompatibles et posséder une stabilité chimique permettant une utilisation prolongée dans le milieu buccal.

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