LES BIOMATERIAUX EN ODF
1. Introduction
Le principe général de l’orthodontie est de déplacer les dents dans les trois dimensions de l’espace , Ces déplacements dentaires seront réalisés notamment par la mise en place en milieu buccal d’un dispositif orthodontique le plus souvent métallique comprenant des verrous collés ou scellés aux différentes dents, un ou plusieurs fils orthodontiques à chaque arcade dépendant de la technique utilisée, ainsi que différents auxiliaires. Ces dispositifs sont toujours composés d’alliages.
2. Les métaux
2.1. Définition du métal
Le métal est considéré comme étant la réunion de millions d’atomes métalliques.
Ces atomes peuvent être identiques : c’est le cas du métal pur.
Mais en raison de ses propriétés faibles, on utilise des alliages métalliques qui se présentent comme étant un mélange de plusieurs métaux purs obtenus généralement après fusion et refroidissement.
Les atomes de ces alliages sont disposés sur des sites dont l’arrangement est décrit par un réseau cristallin.
2.2. Acier inoxydable
On nomme acier tout alliage dont le principal composant est le fer. Peu coûteux, les aciers nous entourent: ponts métalliques, automobiles, pinces et bagues orthodontiques…Pour l’usage biomédical, il a fallu les rendre parfaitement inoxydables pour qu’ils ne subissent pas de corrosion dans le milieu buccal.
Les aciers orthodontiques sont rendus inoxydables par la présence dans l’alliage des métaux aux caractères particuliers : le nickel et le chrome.
- L’inoxydabilité.
- La résistance à l’usure.
Le chrome :
- Augmente la dureté
- Donne leur brillance aux aciers.
Il reste aujourd’hui très populaire et très utilisé. Il est caractérisé par une bonne malléabilité et est très facile à façonner.
Les arcs en acier inoxydable peuvent être soudés ou brasés pour la confection des dispositifs orthodontiques.
Ces alliages sont constitués de fer, de chrome, de nickel, et de moins de 2 % de carbone.
L’acier inoxydable monobrin possède un faible coefficient de friction, c’est-à-dire qu’il n’oppose que de faibles forces de frottement au déplacement dentaire.
Les fils multibrins peuvent se présenter sous forme torsadée à section ronde ou rectangulaire, torsadée autour d’un fil coaxial ou bien tressée.
2.3. L’Elgiloy
C’est un alliage composé principalement de cobalt, de chrome et de nickel qui fut développé par la Elgin Watch Company dans les années cinquante.
L’alliage se présente sous quatre types différents selon sa résilience, différenciés par quatre couleurs différentes (Même composition, mais leurs propriétés mécaniques diffèrent).
- L’Elgiloy bleu : qui est le plus populaire, est peu résilient, recommandé pour les pliages importants ou pour les soudures.
- L’Elgiloy jaune : est plus résilient
- L’Elgiloy vert : est semi-résilient
- L’Elgiloy rouge : est résilient et fragile.
Le traitement thermique permet, d’augmenter la limite élastique et d’augmenter la résilience jusqu’à une valeur proche de celle de l’acier inoxydable.
2.4. Les alliages pour brasure
Brasure à base d’étain- Brasure à base d’argent- Brasure à base d’or
Dans la fabrication des dispositifs orthodontiques, on peut rarement éviter les pièces composées de plusieurs parties et leur assemblage reste un problème.
2.4.1. La brasure
Le brasage est le moyen d’assemblage conventionnel utilisé en odontologie. Il consiste à unir des éléments métalliques entre eux par l’interposition d’un matériau d’apport dont la composition est différente et la température de fusion inférieure à celle de l’alliage de base.
L’orthodontiste utilise de la brasure à l’argent avec un flux désoxydant, incorporé ou non, et avec un chalumeau à gaz.
L’utilisation d’un chalumeau induit tous les inconvénients de surchauffe, d’imprécision, de brisure et les effets du bimétallisme dont le risque de corrosion en bouche
Les brasures sont donc sources de ruptures, d’oxydation des appareils et, dans certains cas, d’allergie en bouche ;
Les fils orthodontiques possèdent des propriétés élastiques spécifiques de l’usage auquel on les destine. Il est donc essentiel de ne pas modifier leur comportement élastique et de ne pas oxyder leur surface.
2.4.2. La soudure au laser
La soudure correspond à l’assemblage de deux pièces métalliques ou de certains produits synthétiques, exécuté par voie thermique.
La soudeuse est composée d’un dispositif laser, de composants optiques pour guider le faisceau et d’une zone de travail pour permettre la manipulation et le positionnement de la pièce à souder.
Contrairement à la brasure, il est possible, avec la soudure au laser, d’obtenir un positionnement exact des éléments, sans possibilité de déformation, pour un ajustement parfait.
Elle assure une fusion ponctuelle du matériau, sans échauffement des zones
Limitrophes pour assurer une qualité inégalée des pièces soudées.
En bouche, pas d’oxydation, donc pas de libération d’ions métalliques suite à l’effet de la salive.
2.5. Les alliages nickel-titane
Grâce à leur flexibilité et à leur mémoire de forme, ces alliages sont de plus en plus utilisés et une grande variété de marques est disponible dans le commerce. Le nickel est combiné avec un métal plus noble, le titane.
La maîtrise des procédés métallo-techniques explique en partie l’évolution des propriétés offertes par les différents alliages Ni-Ti proposés aux orthodontistes depuis les premiers arcs Ni-Ti, commercialisés en 1972 sous le nom générique de Nitinol.
Les alliages type nickel-titane présentent ainsi des propriétés pseudo-élastiques liées à l’existence d’une transformation de phases à l’état solide.
Cette transformation s’effectue entre des températures dites « basses » et « hautes », sans diffusion, d’une manière quasi-instantanée et sans modification de la composition chimique de l’alliage. Elle amène à un changement structural displacif par déplacement coopératif des atomes sur de très faibles distances.
2.5.1. Le Nitinol
Historiquement, on retrouve le Nitinol (Nickel, Titane, Naval Ordnance Laboratory), inventé par Buehler en 1960. Composé principalement de nickel (52 %), et de titane (45 %).
- Le Nitinol n’offre pas les caractéristiques de superélasticité et de mémoire de forme.
- Son module d’élasticité très faible lui permet de supporter de grandes flexions élastiques
- Nitinol peut produire une force plus faible, plus constante et plus continue que l’acier à section équivalente.
- Il présente un état de surface moins lisse que l’acier, ce qui augmente les forces de frottements.
- Enfin, le Nitinol ne peut pas être soudé.
2.5.2. Le Nitinol chinois
C’est un alliage de Ni-Ti mis au point par l’équipe du Docteur Tien Hua Cheng, à l’institut de recherche générale des métaux non ferreux de Pékin.
Le Ni-Ti chinois présente une élasticité plus importante que le Nitinol.
2.5.3. Les Ni-Ti à mémoire de forme et superélastiques
Ils peuvent subir une déformation apparemment plastique puis retrouver intégralement leur forme initiale par simple réchauffage.
L’intérêt de ces deux propriétés, superélasticité et mémoire de forme, se manifeste lors des étapes de désactivation des fils où les forces restituées seront légères et quasi constantes.
3. Les verrous métalliques
L’attache orthodontique ou verrou, bracket en anglais, est un dispositif fixé à chacune des dents d’une arcade pouvant être collé sur la dent ou soudé sur une bague et servant d’intermédiaire entre la dent à déplacer ou immobiliser, et l’effecteur mécanique que constitue la partie active de l’appareil orthodontique. La friction est par définition une force qui freine le mouvement relatif de deux objets en contact.
En orthodontie, elle est déterminée par la nature de l’attache et de l’arc : le matériau, la qualité de son usinage, le fini de surface, la largeur et la profondeur de la gorge, la distance inter-bracket, la façon de ligaturer.
Depuis quelques années, de nombreux verrous ont été modifiés pour diminuer la surface de la gorge en contact avec le fil dans le but de réduire les forces de friction
3.1. Matériaux utilisés
3.1.1. L’acier inoxydable : Le matériau le plus fréquemment utilisé pour la fabrication des brackets métalliques est l’acier inoxydable.
Cet alliage a été proposé pour les prothèses dentaires en 1920. Au début, l’acier inoxydable a
Été conçu pour résister à la corrosion plus qu’aux contraintes mécaniques.
Ces aciers contiennent, en dehors du fer, un certain pourcentage en poids de nickel, chrome, carbone, molybdène, manganèse, cobalt, niobium.
3.1.2. Le Titane
Récemment, l’utilisation de brackets en titane, fabriqués par injection, ouvre de nouveaux horizons. Les propriétés mécaniques sont équivalentes à l’acier, avec une meilleure résistance à la corrosion et une absence de relarguage de nickel
3.1.3. Les alliages chrome-cobalt
– Cet alliage est biocompatible, exempt de nickel.
– Le bracket est construit en une seule pièce avec base intégrée marquée au laser.
– Il ne présente aucune corrosion galvanique.
3.2. Conception et utilisation
Moyens de fixation des attaches orthodontiques
- Les bagues scellées avec attachement soudé : Les attaches sont soudées sur des bagues ajustées pour chaque type de dent.
- Les attaches collées : Les bases sont équipées de rétentions particulières qui peuvent être mécaniques ou chimiques.
3.3. Modes de fabrication
Les attaches sont soit en métal taillé, soit en métal coulé, soit moulées par injection.
– L’usinage des aciers est difficile et coûteux, surtout si l’alliage possède une dureté élevée.
– L’inconvénient des brackets coulés ou injectés est qu’ils sont moins résistants. La gorge est moins précise et moins polie, ce qui semble augmenter la friction. Les rétentions de la base sont moins efficaces qu’avec une grille rapportée, ce qui diminue la résistance du collage
- CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur) : les brackets linguaux de type Incognito sont fabriqués à partir d’une empreinte de haute précision, et de la numérisation des modèles.
Les brackets sont totalement conçus grâce à un logiciel spécifique.
4. Conclusion
Les biomatériaux sont unanimement et largement utilisés pour la confection des appareils orthodontiques. Ils constituent ainsi l’essentiel de l’arsenal thérapeutique mécanique.
En qualité de praticien utilisateur, l’orthodontiste engage sa responsabilité face aux matériels et matériaux employés, et sera directement incriminé en cas de réaction anormale. Il doit donc connaître la réglementation en matière d’utilisation de dispositifs médicaux, et ses obligations en matière de matériovigilance (normes, traçabilité. . .).
LES BIOMATERIAUX EN ODF
Les dents de sagesse mal positionnées peuvent endommager les dents adjacentes.
Les couronnes dentaires en céramique offrent un résultat naturel.
Les gencives qui reculent peuvent exposer les racines des dents.
Les aligneurs transparents sont une alternative discrète aux bagues.
Les obturations en composite sont moins visibles que les amalgames.
Les brossettes interdentaires préviennent les problèmes de gencives.
Une alimentation riche en calcium renforce les dents et les os.
LES BIOMATERIAUX EN ODF
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.