Biomatériaux Dentaires

Biomatériaux Dentaires

Introduction

Un biomatériau est un matériau destiné à être en contact avec les tissus vivants et/ou les fluides biologiques pour modifier ou remplacer tout tissu, organe ou fonction du corps. Ces matériaux doivent, d’une part, satisfaire les exigences fonctionnelles, et d’autre part, être biocompatibles.

Classification des Matériaux à Empreinte

Matériaux Non Élastiques (Matériaux Rigides)

Pâte à Oxyde de Zinc Eugénol

Définition

Les pâtes à oxyde de zinc eugenol, connues sous le nom de « eugénolates » de zinc, sont des produits de la réaction entre l’eugénol et l’oxyde de zinc. Elles se présentent sous la forme de deux tubes (base et catalyseur liquide-liquide).

Composition

• Pâte numéro 1 :
  • 80 % d’oxyde de zinc
  • 19 % d’huiles inertes (destinées à rendre le matériau plus cohérent et homogène)
• Pâte numéro 2 :
  • 56 % d’eugénol
  • Colophane
  • 16 % d’huiles d’olive et de lin (plastifiant et adoucissant)
• Accélérateur :
  • Sel de magnésium
  • Acétate de zinc

Propriétés

• Stabilité dimensionnelle : Le retrait par contrainte thermique est inférieur à 0,1 %, car utilisé sous faibles épaisseurs, rendant les variations dimensionnelles insignifiantes lors de la prise et du stockage. Une coulée différée est réalisable sans distorsion.
• Excellente précision de surface : Due à :
  1. Caractère hydrophile du matériau
  2. Faible viscosité
  3. Comportement neutre vis-à-vis des plâtres
• Conservation dans le temps : Une empreinte à base d’eugénolate peut être conservée longtemps (même à température élevée).
• Inélasticité : Matériau non élastique, il se fracture lors du passage des contre-dépouilles.

Facteurs Influençant la Prise

• Composition du mélange : Plus la proportion d’eugénol est importante, plus le temps de prise augmente.
• Humidification : L’adjonction d’eau accélère la prise.
• Température : Le temps de prise est ralenti en refroidissant la plaque, ou par incorporation de vaseline, d’huile d’olive, ou une spatulation rapide.

Indications

• Ciment d’obturation et de scellement prothétique, pansement parodontal.
• Matériau complémentaire et/ou correcteur pour l’empreinte secondaire en prothèse adjointe.
• Enregistrement dynamique des organes para-prothétiques et surfaçage des secteurs édentés.

Plâtre

Définition

Les plâtres sont issus du gypse, un sulfate de calcium bi-hydraté de formule (CaSO₄)₂·H₂O. Une fois déshydraté, il se transforme en hémi-hydraté de sulfate de calcium. Selon les méthodes de déshydratation :

• À l’air libre : plâtre bêta de Paris (type I).
• À l’autoclave : plâtre alpha (types II, III, IV).

Classification

Sur la base des normes internationales ISO 1997, les plâtres sont classés ainsi :

• Type I : Plâtre pour empreinte, dit tendre.
• Type II : Plâtre pour modèles.
• Type III : Plâtre pour modèles.
• Type IV : Plâtre extra-dur, à dureté élevée et faible expansion.
• Type V : Plâtre extra-dur, à dureté élevée et haute expansion.

Réactions de Prise

L’hémihydrate de calcium (déshydraté) subit une réhydration par malaxage de poudre et liquide, provoquant une réaction exothermique avec les étapes suivantes :

• Phase de suspension (liquide).
• Dissolution de l’hémihydrate (saturation des cristaux).
• Formation de cristaux (durcissement).
• Temps de prise : 7 à 12 minutes.

Propriétés

1. Structure :
   • L’hémi-hydrate α est constitué de gros cristaux de 20 à 50 µm.
   • L’hémi-hydrate β forme un agrégat poreux de microcristaux, certains inférieurs à 1 µm.
2. Solubilité : Augmente avec la température. Doit être conservé à l’abri de l’air.
3. Résistance :
   • Le plâtre dur est deux fois plus résistant que le plâtre de Paris.
   • La résistance diminue si la proportion d’eau augmente.
   • Le plâtre séché au four est plus résistant qu’un plâtre séché normalement.
   • La résistance augmente avec le temps de spatulation.
4. Expansion hygroscopique : Ajout d’eau après le début du malaxage (5 fois plus que l’expansion).

Indications des Plâtres Dentaires

Type de Plâtre	Indication
Plâtre I	Enregistrement d’empreinte statique primaire
Plâtre II	Modèle d’étude, mise en moufle pour prothèse totale
Plâtre III	Modèle d’étude de meilleure résistance à la compression et à l’abrasion
Plâtre IV	Plus résistant, modèle d’étude en prothèse fixée
Plâtre V	Extra-dur, mise en cylindre

Pâte Thermoplastique

Définition

Les pâtes thermoplastiques sont des matériaux à empreinte qui se ramollissent à la chaleur et se durcissent lorsqu’on les refroidit, sans changement chimique.

Composition

• Résines naturelles (40 %) et cires (7 %) : donnent le caractère thermoplastique.
• Acide stéarique (3 %) : agit comme lubrifiant et plastifiant.
• Charges et pigments inorganiques (50 %) : améliorent les propriétés physiques.

Propriétés

Propriété	Description
Viscosité	Élevée parmi tous les biomatériaux
Contraction	0,3 % à 0,4 %
Fluage	6 % pour empreinte, 2 % pour PEI
Dilatation thermique	Due à la composition en résine et cire
Conductivité thermique	Pas de conduction thermique
Chauffage	Chauffé à 45°C, refroidi à 37°C avant introduction en bouche

Indications

• Réalisation de porte-empreinte individuel.
• Prise d’empreinte des préparations cavitaires.
• Enregistrement de la ligne de réflexion muqueuse.

Cire Dentaire

Définition

Les cires dentaires sont des polymères organiques, mélanges de différentes formules d’origines variées.

Composition

• Cires d’origine naturelle :
  • Animale :
    • Cire d’abeille : fragile.
    • Suif de mouton : graisse animale.
    • Stéarine : principal composant de la graisse animale.
    • Blanc de baleine : utilisé pour enduire la soie dentaire.
  • Végétale :
    • Cire de carnauba : dure et tenace.
  • Minérale :
    • Paraffine : molle, extraite du pétrole.
    • Microcristallines : issues du pétrole.
• Cires synthétiques : Mélangées aux cires naturelles.

Propriétés

• Inertie chimique : Les cires dentaires sont chimiquement inertes, insipides, et sans risque biologique.
• Précaution : Utiliser la cire liquide avec prudence dans les cavités sur dents pulpées.

Présentation

• Cire pour maquette en prothèse adjointe : Plaque rectangulaire calibrée, rose, molle (hiver) ou dure (été). Utilisée pour maquettes partielles ou totales.
• Cire d’inlay :
  • Type I : Technique directe.
  • Type II : Technique indirecte (plaques de cires rose, bâtonnets, cônes ou sphères verts ou bleus).
• Cire pour maquette en prothèse partielle métallique (cire préformée) :
  • Verte pour crochets.
  • Rose pour grille.
• Cire pour sculpture des couronnes en conjointe.
• Autres cires dentaires :
  • Cire pour coffrage.
  • Cire d’occlusion.
  • Cire additive.

Matériaux Élastiques

Hydrocolloïde Réversible

Définition

Les hydrocolloïdes forment des solutions colloïdales sous forme de gel en combinaison avec l’eau. L’agar-agar est un ester sulfurique d’un polymère linéaire du D-galactose, extrait d’algues, livré en état de gel, emballé dans des tubes métalliques ou seringues.

Composition

Composant	Proportion	Rôle
Agar-agar	12-15 %	Matériau de base formant le gel
Eau	85 %	Milieu de dispersion
Sulfate de potassium	–	Accélérateur de prise pour le plâtre
Borax	–	Renforce le gel
Alkylbenzoate	–	Conservateur
Arômes, colorants, autres	–	Améliorent les propriétés esthétiques et pratiques

Manipulation

• Nécessite des porte-empreintes avec circuit de refroidissement.
• Chauffé pour passer de l’état de gel à l’état liquide, puis refroidi pour reprendre la forme de gel.

Propriétés

• Précision : Bonne reproduction des détails.
• Élasticité : Permet le retrait sur les contre-dépouilles.
• Sensitivité à l’humidité : Doit être coulé rapidement pour éviter la déformation.
• Conservation : Limitée dans le temps en raison de la perte d’eau.

Indications

• Empreintes pour modèles d’étude ou prothèses fixes.
• Utilisé en prothèse adjointe pour des empreintes dynamiques.

Inconvénients

• Sensibilité à la température et à l’humidité.
• Nécessite un équipement spécifique (bain-marie, porte-empreintes à refroidissement).
• Temps de manipulation relativement long.

Hydrocolloïde Irréversible

Définition

Matériau à base d’alginate, formant un gel irréversible après mélange avec l’eau.

Composition

• Alginate de sodium ou de potassium.
• Sulfate de calcium (réactif pour la gélification).
• Charges (terre de diatomée).
• Modificateurs (phosphates pour contrôler la prise).

Classification

• Type I : Prise rapide.
• Type II : Prise normale.

Propriétés

• Facilité d’utilisation : Simple à mélanger et à manipuler.
• Précision : Moins précise que l’hydrocolloïde réversible.
• Élasticité : Bonne, mais moins résistante aux déformations que les élastomères.

Indications

• Empreintes primaires pour modèles d’étude.
• Empreintes pour prothèses amovibles.

Élastomères de Synthèse

Polysulfure

Composition

• Polymère de polysulfure.
• Charges (dioxyde de titane).
• Plastifiants.
• Catalyseur (peroxyde de plomb ou soufre).

Propriétés

• Élasticité : Bonne récupération élastique.
• Précision : Bonne reproduction des détails.
• Temps de prise : Relativement long.
• Odeur : Désagréable due au soufre.

Indications

• Empreintes pour prothèses fixes ou amovibles.

Inconvénients

• Long temps de prise.
• Odeur forte.
• Sensibilité à l’humidité.

Silicones

Composition

• Polymères de silicone (polydiméthylsiloxane).
• Charges (silice).
• Catalyseur (sel d’étain ou platine).

Propriétés

• Précision : Excellente reproduction des détails.
• Stabilité dimensionnelle : Très bonne.
• Facilité d’utilisation : Mélange homogène et manipulation aisée.

Indications

• Empreintes de haute précision pour prothèses fixes.
• Empreintes pour implants.

Inconvénients

• Coût élevé.
• Hydrophobicité (peut nécessiter des agents mouillants).

Revêtement

Définition

Réalisation du négatif de la maquette de la future prothèse (acrylique ou métallique).

Composition

• Matériaux réfractaires.
• Liant.
• Matériaux de remplissage.

Classification

Selon le But d’Utilisation

• Pour prothèse acrylique.
• Pour prothèse métallique.

Selon le Type de Liant

• Sulfate : Système à deux composants (poudre de grains différents + liquide : eau). Indiqué pour la fabrication de prothèses acryliques.
• Phosphate : Système à deux composants (poudre à grains fins + liquide : solution colloïdale de SiO₂). Indiqué pour les prothèses en alliages.
• Silicate : Système à deux composants (poudre à grains fins + liquide). Indiqué pour les prothèses partielles en cobalt-chrome-molybdène et nickel-chrome.

Alliages

Alliage Précieux

Composition

• 75 % en poids d’or + platine (pallier à la corrosion).
• Argent, cuivre, palladium, zinc (propriétés physiques et teinte de l’alliage).

Propriétés

Propriété	Description
Masse volumique	2 fois supérieure aux non précieux
Rigidité (Module de Young)	2 fois inférieure aux non précieux
Ductilité	Importante

Indications

• Type I : Trop mous.
• Type II (moyennement dur) : Inlays et onlays.
• Type III (dur) : Couronnes unitaires, bridges de petite et moyenne portée.
• Type IV (extra-dur) : Bridges de grande portée, reconstructions coronoradiculaires, châssis métalliques.

Alliage Semi-Précieux

Composition

• Poids d’or + platine inférieur à 75 %.
• Argent, cuivre, palladium, zinc.
• Propriétés très proches des alliages précieux, sauf pour la teneur en or et platine.

Alliage Non Précieux

Composition des Nickel-Chrome et Chrome-Cobalt

• Nickel ou cobalt (60 %).
• Chrome (20 %) ou 20 % de chrome + molybdène (contre la corrosion).
• Silicium ou manganèse (améliorent la coulabilité).

Propriétés et Indications

Propriété	Description
Masse volumique	8 g/cm³
Rigidité	Très importante
Dureté	Élevée
Résistance à l’usure	Supérieure à celle de l’émail
Propriétés biologiques	Très bonnes
Indications allergiques	Pas de limites sauf en cas de problèmes allergiques

Alliage de Titane

Définition

Alliages à biocompatibilité accrue, utilisés surtout dans les techniques implantaires.

Propriétés

• Résistance à la corrosion.
• Caractéristiques mécaniques élevées jusqu’à 600°C.
• Module de Young proche des structures osseuses.
• Excellente biocompatibilité.
• Se présente en lingots, barres et fils.

Indications

• Patients allergiques.
• Prothèses amovibles sur implants.

Résines

Composition

Polymères organiques composés de :

• Monomères et polymères.
• Charges : augmentent la résistance et la rigidité, diminuent les variations dimensionnelles.
• Plastifiants : augmentent la plasticité.
• Initiateurs : déclenchent la réaction de prise.
• Accélérateurs : diminuent le temps de prise.
• Stabilisateurs : assurent la stabilité dans le temps.
• Lubrifiants : facilitent la manipulation.
• Colorants.

Phases de Prise

1. Sédimentation : Stade sableux ou granuleux.
2. Dissolution : Stade mousseux ou filamenteux.
3. Saturation : Stade pâteux plastique.
4. Évaporation : Stade élastique.

Types de Résine

Résine Autopolymérisable

Propriétés

• Polymérisation accompagnée d’une exothermie et relargage de monomère libre (toxique pour la pulpe et le parodonte).
• Polymérisation incomplète.
• Propriétés mécaniques insuffisantes.
• Simplicité d’utilisation.
• Bon état de surface après polissage.
• Faible coût.

Indications

• Porte-empreinte individuel.
• Prothèses immédiates.
• Couronnes provisoires.

Résine Thermopolymérisable

Propriétés

• Propriétés supérieures à celles des résines autopolymérisables.
• Étapes de laboratoire longues.

Indications

• Prothèses partielles et totales.
• Dents artificielles.
• Couronnes jackets.

Résine à Prise Retardée

Propriétés

• Dureté : Augmente en milieu sec, diminue en milieu humide (salive, par absorption).
• Résistance et déformation à la compression : Se déforme facilement sous charge.
• Fluage : Déformations sous leur propre poids en raison de la prise retardée.
• Biocompatibilité : Biocompatible, mais certains constituants (esters) peuvent irriter la muqueuse.

Indications

• Mise en condition tissulaire.
• Moulage des organes para-prothétiques dans l’empreinte tertiaire.

Tableaux Récapitulatifs des Résines

Avantages et Inconvénients

Matériaux	Avantages	Inconvénients
Résine autopolymérisable	Prise rapide, coût faible, simplicité d’utilisation, flexibilité, peu cassante	Exothermie, contraction de prise, odeur forte, monomère résiduel, porosité, faible résistance à l’abrasion, polissage long
Résine thermopolymérisable	Propriétés supérieures à celles des résines auto	Étapes de laboratoire longues

Propriétés Physiques

Propriétés Physiques	Résine Autopolymérisable	Résine Thermopolymérisable
État de surface	Présentent des porosités supérieures à celles des résines thermo	Peuvent présenter des porosités
Propriétés optiques	Se jaunissent rapidement, moins bonne stabilité optique	Indice de réfraction proche des tissus dentaires (1.40 vs dentine 1.50, émail 1.60), bonne transparence (90 % transmission)

Propriétés Mécaniques

Propriétés Mécaniques	Résine Autopolymérisable	Résine Thermopolymérisable
Dureté	16 à 18 VHN	13 à 22 VHN
Flexion	69.79 MPa	88 MPa (résistance à la flexion nettement supérieure)

Propriétés Biologiques

Propriétés Biologiques	Résine Autopolymérisable	Résine Thermopolymérisable
Toxicité	Libèrent plus de monomère résiduel, minimisé jusqu’à 4 fois par traitement micro-ondes	Quantité minimale de monomère résiduel, éliminable par traitement micro-ondes

Céramiques

Définition des Verres

Un verre est un composé minéral (inorganique) à base de silice, avec une structure vitreuse désordonnée.

Définition des Céramiques

Les céramiques sont des matériaux inorganiques composés d’oxydes, de carbures, de nitrures et de borures. Elles sont mises en forme à partir d’une poudre de granulométrie adaptée, agglomérée, densifiée et consolidée par frittage.

Composition

Constituée de deux phases :

• Phase vitreuse : Matrice désordonnée.
• Phase cristalline : Dispersée, ordonnée, liée par des liaisons chimiques fortes (ioniques ou covalentes). L’incorporation de la phase cristalline améliore significativement la dureté et la résistance.

Classification

Classification Traditionnelle

Classées selon la température de fusion :

• Haute fusion : 1289 à 1390°C (dents artificielles des prothèses amovibles).
• Moyenne fusion : 1090 à 1260°C (jackets cuites sur platine).
• Basse fusion : 870 à 1065°C (émaillage des couronnes céramo-métalliques).
• Très basse fusion : 660 à 780°C (émaillage du titane, alliages à haute teneur en or, éléments entièrement en céramique, joints céramique).

Classification selon la Composition Chimique

• Céramiques feldspathiques : Traditionnelles, pour l’émaillage des coiffes céramo-métalliques.
• Vitro-céramiques : Mises en forme à l’état de verre, puis cristallisées partiellement par traitement thermique.
• Verres hydrothermaux : Monophasés, sans phase cristalline.
• Céramiques alumineuses : Principal constituant : alumine (Al₂O₃).
• Céramiques à base de zircone : Propriétés mécaniques très élevées.

Classification selon le Procédé de Mise en Forme

• Avec armature métallique : Cuisson sur armature en matériau précieux (or) ou non précieux.
• Sans armature métallique : Directement sur le revêtement.

Propriétés

1. Ténacité : Résistance à la progression d’une fissure préexistante (zircone plus tenace).
2. Résistance à la traction, flexion et compression : Faible en traction et flexion, très résistante en compression.
3. Module d’élasticité (rigidité) : Céramiques alumineuses et à base de silicate de lithium plus rigides que l’émail.
4. Dureté : Feldspathiques et zircone plus dures que l’émail, contrairement à celles contenant de l’alumine.
5. Propriétés électriques : Isolants électriques.
6. Propriétés optiques : Dépendent de la composition, de la nature chimique, de la taille, de la quantité et de l’indice de réfraction des charges cristallines et pigments.
7. Biocompatibilité :
   • Inattaquables par les fluides buccaux.
   • Bien tolérées par les tissus dentaires et la gencive marginale.
   • Retiennent moins de plaque bactérienne grâce à un excellent état de surface.

Conclusion

Les biomatériaux ont été développés pour préserver l’intégrité et le confort des personnes souffrant de déficiences fonctionnelles graves ou victimes d’accidents. Leur objectif est de permettre la fabrication de dispositifs d’assistance corporelle capables de suppléer les fonctions des organes lésés. La nature, les applications biomédicales et les propriétés des biomatériaux sont très diverses, rendant leur étude indispensable.

Bibliographie

• Société Francophone des Biomatériaux Dentaires (SFBD) – Pr. B. Tavernier 彼此:Matériaux utilisés dans la technologie des prothèses dentaires publié par Claudie Calvet
• Le modèle de travail en prothèse fixée : concepts et préceptes, François Kannangeisser
• Prothèse complète, 3ème édition, tome 1, J. Lejoyeux
• Pratique de l’empreinte en prothèse fixée, François Descamp
• Club scientifique dentaire
• Matériaux dentaires, cours N°5, publié par Gwenaël Millot
• Les résines acryliques à prise retardée en prothèse totale et en prothèse maxillo-faciale, Adeline Verfaillie

Biomatériaux Dentaires

  La santé bucco-dentaire est essentielle pour le bien-être général, nécessitant une formation rigoureuse et continue des dentistes. Les étudiants en médecine dentaire doivent maîtriser l’anatomie dentaire et les techniques de diagnostic pour exceller. Les praticiens doivent adopter les nouvelles technologies, comme la radiographie numérique, pour améliorer la précision des soins. La prévention, via l’éducation à l’hygiène buccale, reste la pierre angulaire de la pratique dentaire moderne. Les étudiants doivent se familiariser avec la gestion des urgences dentaires, comme les abcès ou les fractures dentaires. La collaboration interdisciplinaire avec d’autres professionnels de santé optimise la prise en charge des patients complexes. La santé bucco-dentaire est essentielle pour le bien-être général, nécessitant une formation rigoureuse et continue des dentistes.  

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