STRUCTUREDESBIOMATÉRIAUX ORGANIQUES (Biomatériaux Dentaire)

STRUCTUREDESBIOMATÉRIAUX ORGANIQUES (Biomatériaux Dentaire)

Introduction

cccStructure des biomatériaux métalliques

• Structure des biomatériaux organiques

Définition des Biomatériaux

Les biomatériaux sont des matériaux destinés à être en contact temporaire ou permanent avec différents tissus, organes ou fluides d’un être vivant, dans un but diagnostique, préventif ou thérapeutique. Une définition plus stricte désigne les matériaux destinés à être implantés dans un organisme vivant.

Structure des Biomatériaux Organiques

Les biomatériaux organiques peuvent présenter des structures cristallines ou non cristallines, plus ou moins complexes. Lorsque les molécules atteignent de grandes dimensions, elles perdent leur cristallinité et deviennent amorphes. Parmi ces biomatériaux, on rencontre les polymères plastiques, qui sont des composés micromoléculaires linéaires ou tridimensionnels à base de résine, susceptibles de conserver après durcissement la forme imposée.

Structure Cristalline

La structure cristalline se caractérise par une distribution périodique et ordonnée des atomes sur de grandes distances.

Structure Amorphe

La structure amorphe est dense et peu structurée, similaire à celle des liquides, avec une certaine périodicité à petite distance. Par exemple, la silice (SiO₂) peut se présenter sous forme cristalline ou cryptée (amorphe).

Solides Amorphes

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Les solides amorphes sont caractérisés par l’absence d’ordre à longue distance, contrairement aux solides cristallins.

Les Résines Composites

Composition et Structure

Les résines composites à usage dentaire combinent :

• Phase dispersée ou charge inorganique : Possède d’excellentes propriétés mécaniques et esthétiques.
• Phase organique ou matrice résineuse : Permet l’insertion du matériau sous forme plastique, durcissant in situ. Cependant, elle présente une faible résistance mécanique, un coefficient d’expansion thermique élevé et une rétraction de prise importante.
• Agent de couplage (silanisation) : Lie les deux phases.

Structure Schématique d’un Composite Dentaire

1. Matrice organique
2. Charge minérale
3. Agent de couplage

Phase Organique

La phase organique représente 25 à 50 % du volume du composite. Elle comprend :

• La résine
• Les diluants pour ajuster la viscosité
• Le système de polymérisation
• Divers additifs

Phase Inorganique (Charges)

L’objectif initial des charges est de réduire la proportion de résine, qui constitue le maillon faible du matériau. Les propriétés mécaniques, comme la résistance à la fracture, la résistance à l’usure, le module d’élasticité et la dureté, sont améliorées lorsque les charges représentent 55 à 60 % en volume. La réduction de la matrice organique améliore également la stabilité dimensionnelle en diminuant la rétraction de prise.

Les Ciments Verre Ionomères Conventionnels (CVI)

Définition

Un ciment verre ionomère conventionnel (CVI) est obtenu par le mélange poudre/liquide en milieu aqueux d’un verre (base) et d’un polymère acide (acide). Le mécanisme de prise, ou durcissement, repose sur une réaction acide-base.

Composition

Composition de la Poudre

La poudre est un fluoro-aluminosilicate de verre constitué d’alumine (Al₂O₃), de silice (SiO₂) et de fluorite (CaF₂). Le rapport alumine/silice est de l’ordre de 1/1,7, avec une teneur en fluorures pouvant atteindre 23 %.

Composition du Liquide

Le liquide est un polyélectrolyte acide de type polyalkénoïque, composé d’acides organiques (homopolymères ou copolymères d’acides non saturés : mono-, di-, tricarboxyliques). La concentration en acide polyalkénoïque est de 40 à 50 %, responsable de la gélification du système ionomère. L’acide tartrique (10 %) est souvent ajouté pour augmenter le temps de travail et réduire le temps de prise.

Structure

Microstructure de Base des CVI Conventionnels

1. Particule de verre
2. Matrice polyalkénoate
3. Couche de gel de silice

La microstructure des CVI conventionnels montre une variabilité des charges de silicate.

Les Ciments Verre Ionomères Modifiés par Résine (CVI Hybrides – CMH)

Définition

Les CVI modifiés par résine (CMH) sont des matériaux hybrides issus de la combinaison de la chimie des CVI conventionnels et de la technologie des résines matriciales. Les CVI photopolymérisables ont un mécanisme de prise amélioré, souvent qualifié de double mécanisme de prise.

Composition de la Poudre

La poudre est constituée de particules de verre ionomère, libérant des ions tels que Ca²⁺, Al³⁺, Na⁺, F⁻, associés à un complexe polyacide (acide tartrique et polyacide modifié).

Les Compomères

Définition

Les compomères, ou composites modifiés par polyacides, sont une nouvelle classe de biomatériaux dentaires. Ils se situent entre les composites et les CVI, avec une tendance marquée vers les composites.

Composition

Les compomères sont constitués :

• D’une matrice résineuse
• D’amorceurs de photopolymérisation
• De charges
• De pigments
• De stabilisateurs

Matrice Résineuse

La matrice résineuse est composée de six types de monomères formant la charpente tridimensionnelle du matériau, notamment :

• BISGMA
• UDMA
• Diméthacrylate de dioxide cycle aliphatique

Ces monomères, spécifiques aux compomères, initient une réaction acide-base en présence d’eau via leurs groupements carbonylés fonctionnels.

Charges

Les charges se divisent en deux catégories :

• Charges réactives
• Charges silanisées

Les Verres Alcalins (Matériaux Intelligents)

Les verres alcalins représentent une nouvelle classe de matériaux de restauration, notamment :

• Aristolô (1ère génération des verres alcalins)
• Aristolô (2ème génération des verres alcalins)

Ces matériaux ont la capacité de libérer des ions hydroxyles, fluorures et calcium en fonction du pH intra-oral, ce qui leur vaut le nom de matériaux « intelligents ».

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