Ciment au phosphate de zinc

Ciment au phosphate de zinc

Ciment au Phosphate de Zinc

Introduction

Le ciment au phosphate de zinc est un matériau dentaire traditionnel largement utilisé en odontologie, principalement pour le scellement des couronnes et des bridges. Sa polyvalence lui permet également de servir de fond de cavité dans certaines situations cliniques. Ce ciment est obtenu par le mélange d’une poudre et d’un liquide, formant une pâte qui durcit pour créer une structure solide. Bien qu’il ait été un pilier dans la dentisterie pendant plus d’un siècle, son utilisation tend à diminuer au profit de matériaux plus modernes, notamment en raison de certaines limitations biologiques et mécaniques. Cet article explore en détail la composition, les propriétés, les indications, ainsi que les avantages et inconvénients de ce matériau, tout en élargissant son contexte d’utilisation et son importance dans la pratique dentaire.

Présentation

Les ciments au phosphate de zinc se déclinent en deux grandes catégories, définies par la granulométrie de la poudre et leur application clinique :

Type I : À grains fins, conçu spécifiquement pour le scellement des restaurations prothétiques, comme les couronnes, bridges, ou inlays, grâce à sa capacité à former une couche fine et précise.
Type II : À grains moyens, destiné à d’autres usages, comme le fond de cavité ou les bases dans les restaurations dentaires.

Chaque type est subdivisé en deux classes selon la vitesse de prise :

Classe 1 : Prise rapide, adaptée aux procédures nécessitant une solidification rapide.
Classe 2 : Prise normale, offrant un temps de travail plus long pour des manipulations plus complexes.

Cette classification permet aux praticiens de choisir le ciment le plus adapté à la situation clinique, en fonction des exigences de temps et de précision.

Composition

Poudre

La poudre des ciments au phosphate de zinc est principalement composée d’oxyde de zinc (ZnO), qui représente entre 79 % et 100 % de la composition, selon le produit et son application. Cet oxyde est recuit à une température supérieure à 1 000 °C pendant plusieurs heures, un procédé appelé frittage. Ce traitement thermique réduit la réactivité de la poudre, évitant une prise trop rapide qui rendrait le matériau difficile à manipuler. Sans ce frittage, la réaction chimique serait quasi instantanée, rendant le ciment inutilisable en pratique clinique.

En complément, d’autres composés sont souvent ajoutés pour améliorer les propriétés du ciment :

Oxyde de magnésium (MgO) : Améliore la résistance à la compression, rendant le ciment plus robuste face aux forces masticatoires.
Trioxyde de bismuth (Bi₂O₃) et trioxyde de rubidium (Rb₂O₃) : Modifient le temps de prise et optimisent les propriétés physiques, comme la fluidité et la dureté.
Silice (SiO₂) : Contribue à la stabilité structurale et à la consistance du mélange.

Précaution : La poudre doit être conservée dans un flacon hermétique. Une exposition prolongée à l’air entraîne une réaction avec le gaz carbonique (CO₂), formant du carbonate hydraté. Cela peut altérer la réaction de prise, provoquer l’apparition de bulles de gaz carbonique à la surface du mélange, et compromettre la qualité du scellement.

Liquide

Le liquide est une solution aqueuse d’acide phosphorique (H₃PO₄), parfois additionnée de sels pour ajuster la réactivité et la consistance. L’acide phosphorique joue un rôle clé dans la réaction chimique avec l’oxyde de zinc, formant le ciment durci. La concentration et la pureté de l’acide influencent directement la vitesse de prise et les propriétés biologiques du matériau.

Réaction de Prise

Chimie de la Prise

La réaction de prise du ciment au phosphate de zinc est une réaction acide-base entre l’oxyde de zinc (base) et l’acide phosphorique (acide). Lorsqu’ils sont mélangés, ils forment du phosphate de zinc primaire (Zn(H₂PO₄)₂), accompagné d’un dégagement de chaleur (réaction exothermique). L’équation chimique simplifiée est la suivante :

ZnO + 2 H₃PO₄ → Zn(H₂PO₄)₂ + H₂O

Cette réaction produit une structure cristalline solide, avec une élévation de température variant de 4 à 8 °C, pouvant atteindre 10 °C dans certaines conditions. Cette exothermie peut poser des problèmes en cas de contact direct avec la pulpe dentaire, notamment sur des dents vivantes.

Facteurs de Variation du Temps de Prise

Le temps de prise du ciment est influencé par plusieurs facteurs, liés à la fois au procédé de fabrication et à la manipulation par le praticien.

Procédé de Fabrication

Composition et température de frittage : Une température de frittage plus élevée réduit la réactivité de la poudre, ralentissant la prise. À l’inverse, un frittage à basse température accélère la réaction.
Taille des particules : Les particules plus fines (Type I) accélèrent la prise en augmentant la surface de contact avec le liquide. Les particules plus grosses (Type II) ralentissent la réaction.

Procédé de Manipulation

Température de la plaque de verre : Une plaque froide (par exemple, conservée au réfrigérateur) ralentit la prise, offrant plus de temps pour manipuler le mélange. Une plaque à température ambiante accélère la réaction.
Technique de malaxage : Ajouter la poudre progressivement au liquide prolonge le temps de prise, tandis qu’un ajout rapide l’accélère.
Durée de malaxage : Un malaxage prolongé retarde la prise en répartissant l’énergie thermique et en ralentissant la réaction chimique.
Rapport poudre-liquide : Un excès de liquide rend le mélange plus fluide, ralentit la prise, mais augmente l’acidité (pH plus bas) et réduit la résistance mécanique. Un rapport poudre-liquide élevé favorise une prise plus rapide et une meilleure résistance.

Propriétés

Propriétés Physiques et Mécaniques

Résistance à la Compression

La résistance à la compression des ciments au phosphate de zinc varie de 100 à 140 MPa après 24 heures, atteignant environ 75 % de cette valeur dans la première heure. La résistance maximale est généralement obtenue après 24 heures, bien qu’une légère augmentation puisse se produire jusqu’à une semaine. Cette propriété en fait un matériau fiable pour supporter les forces masticatoires dans les restaurations prothétiques.

Résistance à la Traction

La résistance à la traction est beaucoup plus faible, environ 10 fois inférieure à la résistance à la compression, ce qui rend le ciment vulnérable aux forces de tension.

Résistance au Cisaillement

Le ciment au phosphate de zinc est cassant et présente une dureté comparable à celle de la dentine, mais bien inférieure à celle de l’émail. Cela limite sa capacité à résister aux forces de cisaillement dans des conditions extrêmes.

Stabilité Dimensionnelle

La stabilité dimensionnelle est excellente, similaire à celle de la dentine. Le ciment ne subit pas de variations significatives de volume après la prise, ce qui garantit un scellement stable.

Solubilité et Désagrégation

La solubilité est un facteur critique pour les ciments de scellement. Pendant les premières 24 heures, les ciments au phosphate de zinc sont très solubles dans l’eau, avec une perte de poids variant de 0,04 % à 3,3 %. Une perte de 0,2 % est considérée comme acceptable selon les normes dentaires. Après cette période initiale, la solubilité diminue considérablement, surtout si le rapport poudre-liquide est élevé. Une solubilité excessive peut entraîner un hiatus marginal autour de la restauration, favorisant l’infiltration bactérienne et le risque de caries secondaires.

Conductivité Thermique

Les ciments au phosphate de zinc ont une faible conductivité thermique, ce qui en fait d’excellents isolants thermiques. Ils protègent la pulpe dentaire des variations de température, notamment sous des restaurations métalliques.

Porosité

La structure cristalline du ciment est poreuse, ce qui le rend soluble dans les fluides buccaux. Cette porosité peut compromettre la longévité des restaurations, en particulier dans des environnements humides comme la cavité buccale.

Rétention

La rétention des restaurations scellées avec du ciment au phosphate de zinc repose sur un accrochage mécanique dans les irrégularités des surfaces dentaires et prothétiques. Contrairement aux ciments adhésifs modernes, il n’offre pas d’adhésion chimique. La géométrie de la préparation dentaire (par exemple, la forme de la cavité ou du moignon) joue un rôle déterminant dans la rétention, plus que les propriétés intrinsèques du ciment.

Propriétés Biologiques

Exothermie

La réaction de prise est fortement exothermique, avec une augmentation de température de 4 à 10 °C. Cette chaleur peut provoquer une irritation pulpaire, surtout si le ciment est appliqué près de la pulpe sans protection adéquate.

Acidité

Au moment de l’insertion, le ciment présente une acidité élevée due à l’acide phosphorique, avec un pH d’environ 3,5 trois minutes après le malaxage. Ce pH augmente progressivement à 6 après une heure, puis atteint la neutralité (pH 7) en 1 à 2 jours. Cette acidité initiale peut causer des dommages à la pulpe dentaire, surtout dans les cavités profondes, nécessitant l’utilisation de protections comme l’hydroxyde de calcium ou des vernis protecteurs.

Toxicité

La toxicité potentielle du ciment provient de deux facteurs principaux :

Exothermie : La chaleur dégagée peut endommager les tissus pulpaires.
Acidité initiale : L’acide phosphorique peut provoquer une irritation ou une inflammation pulpaire, particulièrement sur les dents vivantes.

Comparés aux ciments aux ionomères de verre, les ciments au phosphate de zinc présentent des effets similaires sur la pulpe, avec une réponse inflammatoire initiale qui s’atténue après environ 6 mois. Cependant, leur toxicité est plus marquée en raison de l’acidité et de l’exothermie.

Indications

Les ciments au phosphate de zinc sont principalement indiqués pour le scellement définitif des prothèses fixées (couronnes, bridges, inlays) sur des dents dépulpées. Leur utilisation comme matériau de fond de cavité ou d’obturation temporaire est aujourd’hui déconseillée en raison de leur porosité et de leur toxicité pulpaire. Les alternatives modernes, comme les ciments aux ionomères de verre ou les résines composites, offrent de meilleures propriétés biologiques et adhésives pour ces applications.

Dans les cas où ils sont utilisés, des précautions doivent être prises pour protéger la pulpe, notamment par l’application d’une sous-couche d’hydroxyde de calcium ou de vernis protecteurs. Ces ciments restent appréciés pour leur simplicité d’utilisation et leur fiabilité dans les situations où l’adhésion chimique n’est pas requise.

Avantages et Inconvénients

Avantages	Inconvénients
Bonne résistance mécanique (compression)	Absence d’adhésion chimique aux tissus dentaires
Bonne isolation thermique	Porosité élevée, favorisant la solubilité
Stabilité dimensionnelle	Prise exothermique (risque pour la pulpe)
Facilité de manipulation	Acidité initiale élevée
Coût relativement faible	Résistance faible à la traction et au cisaillement

Conclusion

Les ciments au phosphate de zinc ont joué un rôle central dans la dentisterie pendant plus d’un siècle, grâce à leur fiabilité pour le scellement des prothèses fixes et leur facilité d’utilisation. Cependant, leurs limitations, notamment leur porosité, leur acidité initiale et leur caractère exothermique, les rendent moins adaptés aux dents vivantes et aux applications modernes nécessitant une adhésion chimique. Avec l’émergence de matériaux comme les ciments aux ionomères de verre et les résines adhésives, leur utilisation tend à diminuer. Toutefois, ils restent pertinents dans des contextes spécifiques, notamment pour les restaurations sur dents dépulpées, où leur robustesse mécanique et leur stabilité dimensionnelle continuent d’être des atouts. Les praticiens doivent cependant prendre des précautions pour minimiser les risques biologiques, notamment en protégeant la pulpe dentaire.

Voici une sélection de livres:

Ciment au phosphate de zinc

Dr J Dupont

Dr J Dupont, chirurgien-dentiste spécialisé en implantologie, titulaire d’un DU de l’Université de Paris, offre des soins implantaires personnalisés avec expertise et technologies modernes.

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