Les composites et leur évolution

1. DEFINITION, HISTORIQUE, EVOLUTION• Composite: combinaison 3D d’au moins 2 matériaux d’origine chimique ≠ avec la formation d’inter-faces distinctes séparant ces matériaux.• Composite dentaire: particules généralement minérales liées par matrice résineuse→cohésion.

• 1962: Brevet Bowen Bis GMA (acr-époxy-acr) à la place PMMA (acryliques) Liaison charges-matrice via silanes• 1969: compos chémos sur le marché- Bis GMA+ quartz: état de surface-• 1975: microchargés- 50% silice colloidale (aerosil 0,04μm) ➚R méc, optique, mais dilato -• 1980: photopolym. à la lumière visible (avt: UV): moins de bulles, tps de travail➚• 1983: hybrides: macro (verre) et microcharges- ➚optique mais usure différentielle avec matrice• 1990: ↘ taille partic verre, arrondies. Optique et mécanique OK.

2. COMPOSITION ET STRUCTURE (schéma)

2.1. MATRICE• liant, plasticité pour mise en forme, cohésion après polym.• esters di-méthacryliques: svt on associe les 3.• polym au niveau doubles liaisons méthacryliques, via R libre.• R formé par ≠ tech. d’amorçage: thermique, chimique, photo-chimique.

2.1.1. BIS GMA, TEGDMA, UDMA

• Bis GMA: acr-epoxy-acr, PM>, macromolécule rigide (noyaux aromatiques époxy) ↘ retrait

• TegDMA: PM/2, modificateur de viscosité• UDMA: uréthannes à coeur, macromoléc. flexible

2.1.2. POLYMERISATION PAR ACTIVATION CHIMIQUE

• Amine dans le tube “base”• BPO (peroxyde de benzoyle) pour cata.• Amorçage: amine+ BPO→ R + amineR• Initiation: polym.• Réaction red-ox: - tps de prise amines résiduelles (teinte)

2.1.3. PHOTOPOLYMERISATION PAR ACTIVATION PHOTOCHIMIQUE

• Dicétones qui absorbent énergie lumineuse à cert. λ (470nm, bleu)• CQ (camphoroquinone): s’excite, passe de singulet à triplet *• Amine= coamorceur (10X<chémo), donne H d’où lacune, radical libre*• hv+CQ→CQ*+amine→amine* (R*)→amorce polymérisation

2.1.4. QUALITE DE LA PHOTOPOLYMERISATION

INFLUENCE• R méc (taux de conversion TC➚: sites polym/C=C)• propr optiques (trop jaune)• biocompatibilité (monomères libres)

PARAMETRES• Spectre émis: halo, plasma, led (spectre étroit)• Puissance lampe: irradiance (én qui sort W/unité surface min 300mW/

cm2→600), luminance (ce qui est absorbé par compo)- embouts turbo -

• | | fibre-composite: flux reçu inv ∺, mais on peut jouer sur temps.• Temps d’irradiation• Structure, teinte compos.

• 2mm max pour 80%TC: incréments

2.2. CHARGES

2.2.1. NATURE DES CHARGES

• MINERALES Quartz (trad) +: optique,α -: abrasion, polissage,RX SiO2 colloidale (μchargés 0,04μ) +: ↘collant, polissage,optique -: viscosité, α, RX Verres (μhybrides 0,6-1μ = λ lumière) (alumino-silicates alcalins, verres de cations lourds) +: moins abrasif que quartz, fines et rondes, RX, optique -: viscosité, α

• ORGANO-MINERALES• prépolymérisats 25μ (μchargés hétérogènes): SiO2+matrice• +: retrait plus faible, viscosité• -:même structure que les autres,α idem

2.2.2. ROLE DES CHARGES

• ➚propr mécaniques• ↘ rétraction prise• ↘≠α dent/mat• ➚consistance• ➚RX• ➚l’esthétique (indice voisin matrice: 1,4 à 1,9)

2.2.3. LIAISON MATRICE CHARGES

• Silane: Si-méthoxyX4, hydrolyse→grpt hydroxyles⇒• Ponts H2 avec SiO2+libération H2O• Liaisons covalentes quand chaleur

• lie, surface hydrophobe

3. CLASSIFICATION (fction structure ou fction consistance)

3.1. TRADITIONNELS

• 66% en volume charges quartz 1 à 30 μm• chémo à l’origine, abandonnés sauf Marseille (sandwichs)

3.2. MICROCHARGES

• Homogène: 33% silice colloïdale (0,04μ), abandonnés cf ∺ surf charges/matrice• Hétérogène: 33% matrice libre, 66% charges organo-minérales (25μ), dents ant. (He-

lioMolar avec fluorures cations lourds, Silux)

3.3. HYBRIDES

• 66% charges • mini-charges verre 1 à 10μm+ cations lourds (RX): méc➚→dents post

1. MICROHYBRIDES

• 1990, universels• 66% charges 0,1 à 3 μm + silice colloïdale, forme arrondie: R usure➚, polissage➚

2. NANOCOMPOSITES

• Clusters de nanoparticules (20 et 60 nm) de silicozirconate= prépolymérisats pour ➚ consistance.

• Filtek Supreme, les autres= verre 0,4+silice colloidale+prépolym+nanopartic. en += μ hybrides+nanopartic.

• résultats conflictuels au niveau usure (vivo≠vitro)

2. PROPRIETES

2.1. CRITERES REQUIS POUR UN MATERIAU D’OBTURATION CORONAIRE

• Physiques: prise, propr thermiques, optiques, RX• Mécaniques: R, usure, fatigue• Physico-chimique: solubilité, adhésion• Biologique: biocompatibilité générale et locale

2.2. PROPR. PHYSIQUES: RETRAIT DE POLYMERISATION (R)

• Origine: réticulation des chaînes macromoléc.• Paramètres: MM monomères (inv, MMA>TEGDMA>BisGMA), ∺TC, inv taux charge• Evaluation: test de Watts. ∆V/V de 1,7 à 4%• Contraintes: ⇒rapprochement cuspides ou ouverture du joint si >

ɕ interface fction croiss. (α) de (R,E,v) (v: vitesse de polymérisation= poss. réarrangement moléc)

• Facteur C: influence de la géométrie cavitaire (fin années 80) C= config= nbre parois collées/ nbre de surfaces libres ɕ ∺, C 10 pour colles, 30 (sealant), 70 (tenon)

• Remèdes: stratification pour transformer C (5→2) polymérisation soft qui retarde transfo.

2.3. PROPR. THERMIQUES

• Conductivité: un peu > émail et dentine (25-30cal/s/cm2), élimination lente• Dilatométrie: ! dégradation joint, inv. taux de charges

α= 10 10-6K-1 dent, 17-25 compos. μhybr, 40-70 μchargés

2.4. PROPR. OPTIQUES

• Interactions photons/matière: Réflexion spéculaire (surface) diffuse (en prof, cf interf.charges/matrice) Absorption (+-complète=transmission) Diffusion Réfraction (1,5= t.dent)

• Teinte: couleur (λ), saturation(%λ), luminosité(photons) spectro-colorimétrie, écart colorimétrique ∆e* max 3.3 influence du degré de TC

• Variations: compos., finition, hygiène, aliments, tabacs

• Influencedes charges: Taille (schéma: μbrides meilleur choix) Réfraction OK Absorption (opacité) max pour dentine (0.7)

• Radiopacité en % équivalent Al : 220 % pour μhybride

2.5. PROPR. MECANIQUES

• Résistance traction: dentine 52 MPa, (μ)hybrides> (40-70),=amg=dent compression: dentine 300,(μ)hybrides>(300-380),=amg=dent fction irradiance

• E dentine=17-19, (μ)hybrides>(12-20), =amg (20)=dent• Dureté μdureté Vickers, peu importante, fction ∺TC⇒étude de C

2.5.1. R USURE

• ens.processus endommagement subis par 2 surfaces en contact et animées d’un mvt relatif l’une par rapport à l’autre. Frottements directs(occlus, bross) et indirects (3 bod).

• Mécanisme transfert d’énergie mécanique⇒dépôt adhérent, déformation usure dentaire plastique, fissuration ou arrachement de matière

• Types adhésive, abrasive, corrosive, tribochimique, par fatigue• Lois et méc F R au mvt P=μF

μ coefft frottement est fction du milieu (≠surf, v), géométrie contact (impact, glissement, débattement,roulement) μ statique et dynamique (Fcste)

• Données physiologique= 15μm/an en ant, 29 en post.• Paramètres fonction: v impact, v sollic,long.gliss., forces de contact

surfaces de contact: nature, topographie, aire réelle environnement buccal: abrasivité,pH,var.thermiques

• Usure des abrasive, par fatigue surtout.composites Fction struct compos, polym, antag, loc. et vol cavité. abrasive ct, hybrides < ≠ciel propr. charges/matrice endomm.matrice, hydrolyse interf, déchaussement fatigue initiation, propag,, confluence μfissures→blocs (μchargés transmettent + contraintes au niveau charges)

• Evaluation R in vitro: roue/roue ou MTS: amg= μhybrides mais hybrides -. in vivo: USPHS (75)- tactile, visuelle, qualitative,suivi Répliques Acceptable=amg=50μm/an, μhybrides sont mieux. Coût, temps !

2.6. PROPR. PHYSICO-CHIMIQUES

• Solubilité faible dans fluides buccaux• Adhésion non-intrinsèque aux tissus buccaux: adhésif.

2.7. PROPR. BIOLOGIQUES-BIOCOMPATIBILITE

• Générale all. type IV (dégrad. enz. mon. libres→formaldéhyde) dermati tes de contact R anaphylactiques rares mutagène in vitro dégrad.enz. monom. libres Bis-GMA: action oestrogen-like

• Locale Cytotoxicité Directe: mordanç., monom.libres (10%!), initiateurs Indirecte: étanchéité (sens.post op)

Cytocompatibilité in vivo OK car relarguage rapide (48h) des monom. libres