Introduction et présentation des biomatériaux: Les liaisons et leurs caractéristiques
Introduction et présentation des biomatériaux:
Les liaisons et leurs caractéristiques
- Introduction aux biomatériaux :
L’odontologie représente une discipline exemplaire en matière d’utilisation clinique de biomatériaux. le praticien est donc amené à utiliser différentes sortes de matériaux quel que soit le type de soins à effectuer. Par conséquent, il se doit de connaître les matériaux employés et ce pour plusieurs raisons : tout d’abord choisir le matériau le mieux adapté à la situation clinique ; ensuite, savoir identifier et prendre en charge d’éventuelles réactions secondaires aux matériaux dentaires ; enfin, prendre les précautions nécessaires en amont afin d’éviter ce genre de désagréments.
- Historique :
Une première génération de biomatériaux comprenait, jusqu’au milieu du XXème siècle, des métaux et alliages résistants à la corrosion utilisés en chirurgie dentaire et ultérieurement en chirurgie orthopédique.
Les tissus ou tricots de polyester ont été utilisés après 1950 comme matériaux de prothèse vasculaire. Tous ces matériaux partagent la même caractéristique de n’avoir pas été produits spécifiquement pour des applications biomédicales.
C’est secondairement que les propriétés de résistance à la corrosion, aux contraintes mécaniques et à l’usure, ainsi que leur relative inertie vis-à-vis des tissus vivants, ont été exploitées.
- Les différents matériaux
La plupart des matériaux utilisés aujourd’hui viennent du travail des laboratoires biologiques.
On distingue cinq grandes catégories de biomatériaux :
· Les matériaux d’origine naturelle.
· Les matériaux et les alliages métalliques.
· Les céramiques.
· Les polymères synthétiques.
les materiaux utilisés en medecine dentaire sont nombreux ,certains d’entre eux ne sont utilisés que par les medecins dentistes ,d autres uniquement par les techniciens de laboratoire
- Définition d’un biomatériau :
Selon la définition du consensus de chester (1991), « les biomatériaux sont des matériaux destinés à être en contact avec les tissu vivants et/ ou les fluides biologiques pour évaluer, traiter, modifier les formes ou remplacer tout tissu, organe ou fonction du corps »
- Classification des Biomatériaux
Les biomatériaux sont classés en classe I, IIa, IIb et III, en fonction de la durée et de la nature du contact ainsi que de l’origine chimique du biomatériau En fonction de ce classement les biomatériaux n’auront pas à subir les mêmes tests : les biomatériaux dentaires sont classés IIa. Les biomatériaux dentaires devront donc subir obligatoirement les tests suivants : génotoxicité, cytotoxicité, sensibilisation et implantation
- Etude des matériaux:
La science des biomatériaux peut être définie comme « l’étude et la connaissance des matériaux dans le contexte de leurs interactions avec les systèmes vivants ».
6-1 Composition de la matière :
La nature nous offre des substances par milliers, à ces substances naturelles, l’homme ajoute chaque année des centaines de substances nouvelles, prépareés dans les laboratoires.
- l’atome :
Un atome est composé d’un noyau (protons+neutrons) autour duquel gravitent les électrons (nuage électronique). C’est de ce nuage électronique que se dégage l’énergie chimique ou physique.
- La molécule :
Par nature, les atomes sont électriquement neutres. Cependant, à la périphérie du nuage d’électrons de la plupart des atomes, il reste quelques forces disponibles qui conduisent des électrons des couches les plus externes à “cohabiter” avec leurs semblables d’autres atomes. Deux ou plusieurs atomes en se rapprochant ainsi les uns des autres vont former des molécules, constituant, dans une infinité de combinaisons tous les corps de la matière.
Par exemple : deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène constituent une molécule d’eau (H2O).
c- L’objet ou le matériau:les molécules liées entre elles forment un objet de structure cristalline ou amorphe.
6.2 Les différents états de la matière :
Toute substance peut exister sous trois états physiques distincts : solide, liquide, gazeux. Du premier au troisième état, la distance inter atomique, la mobilité et l’agitation des atomes augmentent.
Le solide est dur et ne se déforme pas. Au contraire, un liquide et un gaz sedéforment, ils prennent la forme du récipient dans lequel on les place ; Le solide, placé régulièrement, forme des cristaux. Dans un cristal, il y a donc un ordre.
6.3 Classification des matériaux :
La classification actuelle repose sur la structure atomique des matériaux et ne considère plus que deux états principaux:
1) Etat amorphe :
Dans l’état désordonné, les atomes ou molécules constituant la matière sont disposés de façon totalement aléatoire. Les gaz et liquides de l’ancienne classification appartiennent à cette catégorie, de même que les solides ” amorphes ” tels que les verres ou certains polymères, qui ne sont considérés que comme des liquides de viscosité très élevée. Les atomes sont placés de façon irrégulière et on ne peut y construire aucun réseau à grande distance.
2) Etat cristallin :
À l’opposé, dans l’état ordonné ou cristallin, les éléments constitutifs (atomes, ions, molécules) sont répartis de façon régulière dans les trois directions de l’espace. Ces matériaux sont parfois qualifiés de ” vrais solides.
L’ordre tridimensionnel se manifeste alors par un aspect géométrique, organisé en faces planes se coupant suivant des arêtes vives et faisant entre elles des angles bien déterminés.
À la limite entre les états désordonnés et ordonnés, il y a un certain nombre de structures partiellement ordonnées, dans lesquelles l’ordre n’existe que suivant une ou deux directions de l’espace. Elles ont reçu le nom de semi cristaux, ou cristaux liquides. Dans cette catégorie particulière se rangent certaines solutions de polymères et les savons.
7. Les liaisons et leurs caractéristiques :
Puisque la matière est constituée d’atomes, cela implique que les atomes ont un pouvoir de combinaison, ce mode de combinaison conditionne les propriétés de la matière. Donc il faut connaître les différents types de liaisons :
7-1 Les liaisons inter atomiques :
- liaison ionique: Son principe repose sur une attraction entre particules chargées différemment: elle unit des ions de charge électrique opposée (1 anion/1 cation).
Cette liaison n’est pas dirigée dans l’espace. En outre, comme les couches de valence des ions sont saturées, il n’existe pas d’électrons libres. Les matériaux ioniques ne sont donc pas de bons conducteurs thermiques ou électriques.
2. liaison covalente: liaison par « paire d’électrons » c’est à dire que les 2 atomes ont 2 électrons en commun, les matériaux covalents ne possèdent pas d’électrons libres, ils sont donc des mauvais conducteurs du courant ainsi que de la chaleur. Ce type de liaison dirigée dans l’espace se rencontre entre les atomes métalliques. Exp. Cl2 .
On parle de liaison homopolaire si les atomes sont de même nature, et de liaison hétéropolaire s’ils sont de nature différente.
3. Liaison métallique : Elle concerne des atomes possédant un faible nombre d’électrons sur la couche externe, situation rencontrée dans le cas des métaux. Ces électrons sont faiblement liés au noyau et peuvent facilement en être arrachés.
Les nuages électroniques qui entourent chaque noyau s’interpénètrent et les électrons les plus externes sont partagés par tous les atomes, de sorte qu’on ne puisse plus les associer à un seul. Ils forment un gaz électronique autour des atomes, devenus des ions métalliques.
Ce système collectiviste de mise en commun des électrons explique les propriétés de conduction électrique et thermique des métaux.
7-2 Liaisons intermoléculaires :
1. liaison hydrogène : l’atome d’hydrogène n’a qu’un électron, cet atome se caractérise par un champ électrique positif autour du noyau et négatif au niveau de l’électron. Cette disposition permet à l’atome de se lier à 2 atomes à la fois, entre lesquels il établit un pont,formant ainsi ce que l’on appelle la liaison hydrogène. Ce type de liaison se retrouve dans de nombreuses molécules organiques (bois et polymères).
2- liaison moléculaire ou de van der Waals :
Cette liaison encore de type électrostatique est plus faible que la liaison hydrogène. Elle est provoquée par l’apparition de moments dipolaires et s’établit entre des molécules asymétriques électriquement, soit en permanence, soit de façon occasionnelle, en fonction du mouvement des électrons autour de leur noyau.
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