Biomatériaux. Chapitre 4 : Les adhésifs. Plan : I/ Définitions A) Généralités B) Adhésion et cohésion 1. Adhésion 2. Etanchéité

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1 Dr Tomassin Biomatériaux Chapitre 4 : Les adhésifs Plan : I/ Définitions A) Généralités B) Adhésion et cohésion 1. Adhésion 2. Etanchéité II/ Critères requis pour un bon adhésif III/ Collage à l émail A) Généralités B) Avantage C) Facteurs de collage à l émail : IV/ Collage à la dentine A) Description dentine B) Quelle attitude vis à vie de la boue dentinaire C) Protocole V/ Classification A) Historique B) Nouvelle classification 1. M&R 2. SAM 3. Différence entre M&R et SAM VI/ La couche hybride VII/ Les brides dentinaires : TAGS A) Définition B) Adhésion chimique à la dentine : C) La pression intra-dentinaire 1

2 I/ Définitions A) Généralités Les adhésifs amélo-dentinaires sont des biomatériaux d interface. Ils contribuent à former un lien idéalement adhérent et étanche entre les tissus dentaire calcifiés et des biomatériaux de restauration. Hormis les ciments verre-ionomères, leurs dérivés et quelques rares colles auto-adhésives, tous les biomatériaux employés en OCE et en PF requièrent leur emploi. Ces produits posent 2 problèmes : leur efficacité immédiates et dans la durée. B) Adhésion et cohésion 1. Adhésion Adhésion Buonocore= c est la résultante des forces d attraction intermoléculaire au niveau d une interface entre divers matériaux lorsque ces surfaces sont mises en contact l une de l autre Cohésion= c est l attraction entre atomes et molécules d un même substrat. Adhérence= c est la force nécessaire pour séparer deux surfaces. 2 théories de l adhésion : Théorie physique (mécanique) : l adhésif s engrène mécaniquement dans les irrégularités de surface Théorie chimique : toutes sortes de liaisons chimiques Liaison n 1 ioniques ou covalentes. Liaisons n 2 hydrogènes : dipoles et forces de Van Der Waales 2. Etanchéité Eviter l infiltration bactérienne Compenser la rétraction de prise du composite Résister aux variations de température : le coef de dilatation thermique est 3 x sup à celui de la dent. 2

3 II/ Critères requis pour un bon adhésif III/ Collage à l émail 1. Biocompatible 2. Adhésion, étanchéité, durabilité= pérennité du collage 3. Simplicité et fiabilité de mise en œuvre. 4. Etre actif d emblé 5. Etre actif en faible épaisseur 6. Adhésion aux structures dentaire (émail et dentine) 7. Cohésion 8. Répartition uniforme 9. Polymériser en présence d oxygène 10. Coller en milieu humide A) Généralités non traité (92 % minérale) = surface lisse En 1955, Buonocore préconise le mordançage à l acide orthophosphorique L émail se modifie, cela forme une structure en nids d abeilles. La solution de mordançage (ou encore etching) : Acide orthophosphorique de 30 à 40 % (7% oxyde de zinc en tampon) pendant 15 à 30 secondes On aura alors : Déminéralisation sur 10à 20µm d émail superficiel (émail intraprismatique), cela donne une surface rugueuse Microcavité de 10 à 20 µm = : structure en nid d abeilles. Ensuite, il faut rincer abondamment à l eau de 15 à 30 secondes pour éliminer les précipités. B) Avantage Augmenter la surface de contact Augmenter la mouillabilité Former des liaisons hydrogènes avec la résine Valeur de l adhésion amélaire : 20Mpa (adhésion physique + chimique) proche de la valeur de cohésion de cristaux de l émail. 3

4 C) Facteurs de collage à l émail : La durée du mordançage : 15 à 30 sec. La durée du rinçage : 15 à 30 sec. La maturité de la dent : variation du % de la min en fonction de la dent : plus âgée : plus de temps La zone d attaque : l émail aprismatique de la jonction amélo-cémentaire est un secteur moins facile à déminéraliser L émail dysplasié ou fluoré : moins de temps La contamination : à l abri de la salive. La réversibilité : fluor, calcium abrasion IV/ Collage à la dentine A) Description dentine En volume : 45 % d hydroxyapatite 30% collagène + 25 % d eau, donc 55 % d organique Dentine intertubulaire peu minéralisé, dentine péritubulaire très minéralisé. Humidité intrinsèque tubuli/mm à proximité de la pulpe (22%) tubuli/mm à la JAD (1%) + nous sommes proches de la pulpe, + le volume de fluides dans les tubulis est important Cette structure complexe rend difficile le collage durable. Modification physiologique et pathologiques de la dentine : le protocole de collage est différent pour une dentine sclérotique, hypersensible avec les tubulis ouverts, jeune, secondaire (plus difficile à déminéralisé) Toutes les dentines ont en commun la présence d eau, l adhésif doit donc être hydrophile. B) Quelle attitude vis à vie de la boue dentinaire Smear Layer La dentine pose un autre problème. Chaque utilisation d instrument laisse une couche de boue dentinaire en surface ( 1 à 7 µm). Elle est composée d hydroxyapatite et de collagène. Elle obture les tubuli dentinaire et empêche tout contact avec n importe quel matériau. 1. Collage à la boue dentinaire mais peu résistant 2. Boue dentinaire partiellement ou complètement éliminée. Ces résultats sont obtenus par prétraitement par des acides. 4

5 2 attitudes vis-à-vis de la boue dentinaire : Partisans du conditionnement mettent en avant le rôle protecteur de la boue dentinaire vis-à-vis du risque pulpaire Partisans de l élimination ont montré que la boue dentinaire est un véritable bouillon de culture et un obstacle au collage. C) Protocole Le mordançage dissout la boue dentinaire, élimine une couche superficielle de dentine de 3 à 10 µm et ouvre les tubuli dentinaires. Après le mordançage et le rinçage, la dentine déminéralisée est une trame de collagène. Les espaces intrefibrillaires avec de l hydroxyapatite normalement sont maintenant remplis d eau. Un séchage modéré de la surface et un primaire hydrophile complètent le traitement. Ce traitement permet la diffusion de la résine adhésive dans le réseau de collagène et dans les tubuli ouverts. Cela forme la couche hybride V/ Classification A) Historique 1 ère génération ( ) Collage à l émail Adhérence dentinaire= 3 MPa Recherche sur un système adhésif pour ancrer la résine aux parois cavitaires. La smear layer est intacte malgré l imprégnation 1956 : Buonocore : diméthacrylate de l acide glycérophosphorique (monomère réactif) 2 ème génération ( ) Imprégnation de la smear layer mais elle reste intacte. Nouvel agent de couplage : monomère avec gpt phosphate acide dérvié du Bis GMA Adhérence dentinaire : 3 à 5 MPa Adhérence à l émail : 15 à 20 MPa Scotch bond (3M), résine 4 Méta (TAKEYAMA) 5

6 3ème generation ( ) Introduction de la notion de système adhésif (adh couplé à d autres produits) Modification de la smear layer par imprégnation Adhérence dentinaire : 8 à 12 MPa Tenure( (Den Mat) Scotchbond 2 (3M) 4 ème génération : Introduction du mordançage total simultané de l émail et la dentine : élimination de la smear layer 3 étapes : acide + primer+ résine adhésive Rôle du primer= préparation des sites collagéniques et déminéralisation de la dentine. Adhérence dentinaire 15 à 20 MPa Scotchbond multipurpose (3M) 5 ème génération (1995) : Similaire à la 4 ème, mais 1 seul flacon regroupant le primer et l adhésif. Mordançage et rinçage préalable. On aura : monomère hydrophiles, solvant organiques hydrophiles, eau pour infiltrer l adhésif. Notion de wet bonding (dentine humide) 6 ème génération (1995) Adhésifs auto-mordançants : mordançage + primer réunis Utilisations de primaires acides non suivies de rinçage. Les monomères acides déminéralisent et infiltrent les tissus dentaires. Pas de rinçage. Application de résine adhésive hydrophobe. 2 flacons 7 ème génération (2000) Adhésifs auto-mordançant tout en un, 3 étapes en une. Un conditionnement pour 3 étapes de collage. Mordançage, inflitration des tissus, création d une couche de résine capable de s unir au composite. Mélanges complexes de monomères hydrophiles acides avec de l eau pour permettre l ionisation et des monomères hydrophobes pour permettre la copolymérisation avec les composites. 1 seul flacon Depuis la 4 ème génération, il n y a plus d évolution dans les performances des adhésifs, seuls le conditionnement et l ergonomie changent D où la nouvelle classification. 6

7 B) Nouvelle classification Basée sur les principes d action des différents systèmes adhésifs et sur le nombre de séquences Grandes familles : 1. M& R : mordançage et rinçage avant adhérence : 3 ou 2 temps 2. SAM : application direct sans préliminaire 2 ou 1 temps 1. M&R M&R3 : adhésif avec mordançage préalable et rinçage 30 secondes pour émail 15 s pour la dentine Rinçage et séchage plus long si concentration massique >20% Application du primer 20 secondes Séchage 2 secondes Résine, photopolymérisation 20 secondes 7

8 M&R2 Mordançage à l acide : 30 secondes pour émail 15 s pour la dentine Rinçage et séchage Primer et résine dans le même flacon avec : monomère hydrophile, monomère hydrophobe, solvants organique et amorceurs de polymérisation polymérisation 2. SAM Adhésifs sans mordançage préalable : SAM2 Acide + primer : déminéralisation PAS DE RINCAGE : boue dentinaire infiltré et pas éliminé à l inverse des M&R Résine infiltre la boue dentinaire et les tissus dentaire préparé : couche hybride formé avec protéine de la dentine et protéine de la boue dentinaire polymérisation application d un primaire acide rôle : déminéraliser et infiltrer temps : 20 à 30 s séchage : pour éliminer l eau mise en place de la résine adhésive hydrophobe chargé diminue les contraintes liées à la rétraction de la polymérisation améliore la compatibilité avec tous les composites 8

9 SAM1 Un seul flacon : résine, primaire, adhésif Tout en un : simplification clinique Limiter les risques d erreur à chaque étape Certains sont chargés comme le XENO III (Dentsply) avec des nanoparticules Composition : Eau= nécessaire pour activer le potentiel acide Monomères hydrophiles acides= déminéralisent et infiltrent émail dentine et boue dentinaire Monomères hydrophobes= ténacité de la couche adhésive et liaison au composite Solvants= pénétration du produit et évaporation de l eau Amorceur de polymérisation= déclenchent la prise Agents stabilisateurs= conservation Charges= inconstantes. Avantage des SAM : Inconvénients des SAM : Pas de rincage : pas de contamination, de Adhésion à l émail : moins favorable sur saignements l émail non préparé Travail sur dentine et émail sec : pas de Sécurité : mordançage possible à l acide gestion de l humidité, pas de sur-mouillage orthophosphorique de l émail (seul) avant Pas de sensibilité post-opératoire : pas de SAM fuite liquidienne car pas d élimination totale Compatibilité limité avec les adhésifs et du bouchon de boue dentinaire à l entrée composites chémopolymérisables des tubuli Risque d hydrolyse à long terme des monomères hydrophiles Conservation plus délicate (plus court et au frais 9

10 3. Différence entre M&R et SAM Etanchéité immédiate garantie avec les SAM car le front de déminéralisation= front de pénétration du monomère Avec les M&R, le mordançage à l acide orthophosporique est souvent plus profond que la pénétration de l adhésif. Adhésion à l émail M&R : solution de mordançage (ecthing) : acide orthophosphorique de 37 à 40 % 7% d oxyde de zinc (tampon) SAM : monomères acides hydrophiles (acide faible) Les effets : déminéralisation intraprismatique de structure en nids d abeilles avec des microcavités de 10 à 20 µm Adhésion à la dentine : ouverture des tubuli dentinaires et élimination de la smear layer Collagène effondré : VI/ La couche hybride L élimination de la boue dentinaire et l infiltration des tubuli légèrement déminéralisés sur quelques micrometres permettent de former la «couche hybride» mise en évidence par NAKABAYASHI 1. Attaque acide et rincage : déminéralisation sur 3 à 5 µm et ouverture des tubuli. Exposition des fibres collagénique 2. Primer molécule à haut pouvoir mouillant, à double terminaison. Empêche l effondrement par d hydratation du collagène 3. Infiltration du polymère (résine) dans la matrice partiellement déminéralisée. Couche Hybride différente : M&R : fibre de collagène et bribes de résines SAM : collagène, dentine et résine moins épaisse 10

11 VII/ Les brides dentinaires : TAGS A) Définition La résine de liaison s infiltre dans les tubulis dentinaire. Si l adhésion est correcte, les prolongements de l adhésif sont plaqués sur les parois Si mauvaise adhésion : La résine de liaison s infiltre dans les tubuli dentinaires, il pourra y avoir des prolongements sans effets sur la rétention B) Adhésion chimique à la dentine : La molécule du primer est bipolaire D un côté, c est une résine méthacrylate susceptible de copolymériser avec le composite De l autre, un groupement fonctionnel qui se lie soir avec le calcium de l hydroxyapatite (chélation), soit avec le collagène Son rôle est également de lutter contre la pression intra-dentinaire C) La pression intra-dentinaire Transmission au niveau des tubulis dentinaires de la pression sanguine Lors du nettoyage avec un acide faible, les bouchons de smear layer obturant les tubulis sont éliminés : Avantage : exposition du réseau collagénique Inconvénient : dilution de l agent de collage dentinaire. Les adhésifs contiennent soit de l alcool ou de l acétone qui repousse le liquide dentinaire pendant que l adhésif pénètre dans le réseau de collagène exposé. 11