Les Hydrocolloïdes (Biomatériaux Dentaire)

Les Hydrocolloïdes (Biomatériaux Dentaire)

Introduction

Les hydrocolloïdes sont divisés en deux catégories : réversibles et irréversibles. Ce sont des polysaccharides extraits d’algues marines. Les hydrocolloïdes utilisés pour les empreintes sont des solutions colloïdales de polysaccharides dans de l’eau, qui se présentent sous deux formes : sol ou gel. Dans la forme de sol, les hydrocolloïdes sont fluides, de faible viscosité, car les chaînes polysaccharidiques n’ont pas d’organisation particulière. En revanche, dans la forme de gel, le matériau est plus visqueux et peut développer des propriétés élastiques si les longues chaînes polysaccharidiques s’alignent. Leur alignement, comme des fibrilles, enferme la phase fluide et détermine une consistance similaire à une gelée.

Les Hydrocolloïdes Réversibles

Indications

Les hydrocolloïdes réversibles furent les premiers matériaux à empreinte élastiques utilisés en dentisterie. Ils sont principalement employés en prothèse fixée, mais peuvent également donner d’excellents résultats en prothèse amovible partielle. Cependant, leur conditionnement dans des bains thermostats, le traitement rapide de l’empreinte à l’aide de plâtre, le coût élevé du matériel initial et leur décontamination difficile limitent aujourd’hui leur utilisation dans les cabinets dentaires. Ils ont largement cédé la place aux élastomères de synthèse (silicones, polyéthers, polysulfures).

Composition

1. Agar-agar : Extrait des rhodophycées (algues rouges), c’est une ester sulfurique de gélose. Commun aux hydrocolloïdes, il représente 5 à 15 % de la formule.
2. Borax (0,2 %) : Augmente la viscosité et la résistance du gel, mais agit également comme un retardateur de prise du plâtre et peut altérer la qualité de l’état de surface du modèle, d’où sa faible proportion.
3. Sulfate de potassium (K₂SO₄) : Nécessaire pour préserver la précision de surface du plâtre en empêchant l’empoisonnement des cristaux de gypse en formation par le borax.
4. Eau : Constitue 83 % du matériau.

Réaction de Prise

Le gel thermosensible d’agarose, formé par l’agar-agar en combinaison avec l’eau, présente un fort pouvoir gélifiant. Selon la concentration en agar-agar, il se liquéfie entre 71 et 100 °C et redevient un gel entre 30 et 50 °C. Ce processus, purement physique et réversible, dépend uniquement du temps et de la température.

En clinique, l’élévation de température dans un bain thermostat, dit de liquéfaction (100 °C), rompt facilement les faibles liaisons physiques unissant les fibrilles de gélose. Le produit est ensuite conservé à 65 °C dans un bain de stockage. Avant d’être introduit en bouche à l’aide d’un porte-empreinte spécifique à circulation d’eau, l’hydrocolloïde est tempéré à 46 °C pendant 2 minutes. Le refroidissement provoqué par la circulation d’eau entraîne la gélification de l’hydrocolloïde, qui acquiert alors des propriétés élastiques permettant son retrait de la bouche.

Propriétés

Les empreintes aux hydrocolloïdes réversibles offrent une grande fidélité lorsqu’elles sont traitées rapidement, car aucun milieu de stockage satisfaisant ne permet de les conserver au-delà d’une heure. Lors du stockage, les mouvements hydriques au sein du matériau, connus sous le terme de synérèse, peuvent provoquer des variations dimensionnelles.

Les Hydrocolloïdes Irréversibles (Alginate)

Classification

Selon le type de gélification :

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

Selon l’utilisation :

• Classe A : Haute définition, pour les empreintes destinées aux prothèses uni-dentaires (inlays, couronnes, etc.).
• Classe B : Traditionnels, pour les empreintes d’arcade ou de hémi-arcade.
• Classe C : Pour la réalisation de modèles d’étude, de modèles antagonistes et de porte-empreintes individuels.

Composition

Les alginates, polysaccharides naturels extraits de certaines algues brunes, sont utilisés en dentisterie depuis 1945. La poudre d’alginate est généralement constituée de sels alcalins (Na, K) de l’acide alginique. Composition détaillée :

1. Sels d’acide alginique (12 %) : (K, Na, NH₄) extraits des algues brunes.
2. Réacteur (12 %) : Di-hydrate de sulfate de calcium (CaSO₄·2H₂O).
3. Phosphate trisodique (Na₃PO₄) : Rallonge le temps de prise.
4. Charge (70 %) : Talc (ou terre d’infusoires) ayant un triple rôle :
   • Aider à former le gel en dispersant les particules d’alginate et de réacteur.
   • Donner une certaine résistance mécanique.
   • Permettre l’obtention d’une empreinte à texture lisse.
5. Borax : Augmente la résistance du gel.
6. Correcteurs : Sulfate de zinc, sels fluorés, permettant d’accélérer la prise du plâtre.

Réaction de Prise

La prise des hydrocolloïdes irréversibles dépend de leur composition, du rapport poudre/liquide (10 g pour 20 ml), de la température de l’eau et des conditions de stockage. Deux types commerciaux sont disponibles : type 1 (prise rapide) et type 2 (prise normale). Certains produits changent de couleur lors de la prise en raison d’une modification de leur pH. Le mélange automatique réduit significativement les temps de travail et de mélange, offrant un matériau plus homogène, plus souple, avec moins de bulles que lors d’un mélange manuel.

Remarque : Phénomènes de Synérèse et d’Imbibition

Le gel contient une densité en eau très élevée, ce qui peut entraîner des variations dimensionnelles après la gélification. À l’air libre, un phénomène de synérèse (évaporation) se produit, correspondant à l’élimination des molécules d’eau emprisonnées entre les chaînes polysaccharidiques. Des gouttelettes d’eau apparaissent à la surface de l’empreinte, et cette perte hydrique entraîne une contraction de l’empreinte. Inversement, en présence d’eau, le gel d’agar absorbe de l’eau, provoquant une rupture de l’alignement des chaînes polysaccharidiques, appelée imbibition.

Par conséquent :

1. Assécher le champ opératoire est indispensable lors de la prise d’empreinte.
2. La coulée immédiate de l’empreinte est obligatoire pour éviter toute déformation.

Propriétés

La valeur du rapport eau/poudre conditionne la stabilité dimensionnelle du matériau et influence la résistance à la compression et la déformation permanente du matériau final. La résistance au déchirement des alginates est proche de celle des hydrocolloïdes réversibles, mais beaucoup plus faible que celle des élastomères. Les variations dimensionnelles des hydrocolloïdes irréversibles s’expliquent principalement par les mouvements de l’eau qu’ils contiennent en grande quantité. À l’air libre, le matériau se contracte en perdant de l’eau par évaporation ; immergé, il se dilate en absorbant de l’eau.

Si les alginates de classe A peuvent reproduire des détails de 20 microns, cette précision ne peut être conservée au-delà d’une heure, même dans un milieu saturé d’humidité.

Les Hydrocolloïdes (Biomatériaux Dentaire)

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