Critère de choix d’un composite, d’un adhésif, et d’une lampe à polymériser

1. Critère de choix d’un composite, d’un adhésif, et d’une lampe à polymériser

2. Plan Introduction I/ Définition d’un composite et de ses composants, leur rôle sur la polymérisation II/La Polymérisation (définition, réaction,…) III/ Critère de choix d’un adhésif IV/ Les lampes à polymériser Conclusion

3. Introduction La photopolymérisation compte parmi les révolutions les plus importantes qu’à connues la dentisterie au cours des trente dernières années. Les générateurs de polymérisation trônent aujourd’hui en bonne place dans les cabinets dentaires, en partie du fait du confort apporté au praticien lui permettant de figer la forme donnée au matériau de manière instantanée. C’est la photopolymérisation qui autorise, par le jeu des combinaisons de couches successives de matériaux de teintes et d ’opacités différentes de réaliser des restaurations dont les propriétés optiques sont aujourd’hui plus proches de celles des tissus dentaires naturels.

4. I/ DEFINITION D’UN COMPOSITE ET DE SES COMPOSANTS Leur rôle sur la polymérisation

5. Définition d’un composite : • Apparu en 1962, à la suite des travaux de bowen • C’est un matériau d’obturation esthétique composé d’une matrice et d’une charge : matériau hétérogène à 2 composants • Combinaison 3D d’au moins 2 matériaux différents avec une interface distinct : liaison physico-chimique entre les différents constituants

6. 3 composants principaux d’un composite: • 1- on a une phase organique = c’est la matrice. (40% du volume) (la matrice la plus répandue est la matrice de BIS-GMA) • 2- on a une phase inorganique = particules minérales ou organo-minérales, ce sont les charges. (60% du volume) (elles confèrent au composite ses qualités mécaniques, physiques et esthétiques) • 3- entre les 2, un agent de liaison (le plus fréquemment employé = méthacryle oxypropyle triméthyle silane)

7. Les résines composites actuelles polymérisent grâce aux photons de la lumière visible. Plus précisément, les longueurs d’ondes efficaces sur la prise des matériaux que nous utilisons se situent dans la bande du bleu de la lumière visible, de 400 à 500 nanomètres.

8. LES ADJUVANTS A ces 3 composants, il faut ajouter les adjuvants : ce sont des substances qui influencent, et ont un rôle essentiel dans la réaction de polymérisation. • Les photo - amorceurs • Les photo - sensibilisateurs • Les inhibiteurs • Les retardateurs • Les stabilisants

9. LES PHOTO - AMORCEURS • Celui-ci, sous l’effet d’un rayonnement, engendre des radicaux libres capables de réagir ensuite directement sur le monomère et déclencher la réaction de polymérisation (ouverture des doubles liaisons). • Dans le visible, la camphroquinone (une di –cétone) absorbe la lumière bleue (430-450nm). • La réaction ne se produit qu’en présence d’un amine (tel que le DAM). • C’est le complexe formé par la camphroquinone et l’amine qui se fractionne en deux radicaux libres qui vont alors initier la réaction de polymérisation des résines type BIS-GMA. L’efficacité de la polymérisation est sous l’étroite dépendance de la réactivité particulière des photo – amorceurs.

10. LES PHOTO - SENSIBILISATEURS • Généralement, les photo –amorceurs absorbent la lumière dans un domaine étroit de longueur d’onde. • Les photo –sensibilisateurs sont ajoutés pour élargir leur spectre de réponse et accroître leur rendement quantique. • Ceux-ci facilitent le transfert d’énergie aux espèces susceptibles de générer des radicaux. La mise au point des mélanges amorceur/ résine/ sensibilisateur, visant a améliorer les qualités des composites, est fort complexe.

11. LES INHIBITEURS • Ces substances chimiques consomment les radicaux amorceurs à des vitesses stoppant l’amorçage. • Pour être efficace un inhibiteur doit avoir une vitesse de réaction assez grande pour consommer tous les radicaux amorceurs aussi vite qu’ils se forment. • Une fois l’inhibiteur consommé, la polymérisation peut démarrer à vitesse normale. Le rôle des inhibiteurs est donc de différer le démarrage de la réaction de réticulation • Les inhibiteurs les plus souvent utilisés sont ceux qui forment avec les radicaux amorceurs des radicaux de faible réactivité, tel est le cas des quinones et des dérivés du phénol.

12. LES RETARDATEURS Leur but n’est pas de stopper la réaction, mais de diminuer sa vitesse.

13. LES STABILISANTS • Tous les matériaux polymères subissent une dégradation au cours du temps. • Le vieillissement se traduit par des craquelures, des changements de coloration, des pertes de propriétés physiques et mécaniques du matériau. Les stabilisants auront pour rôle de supprimer ou de retarder ces phénomènes.

14. II/ LA POLYMERISATION Définition, la réaction de polymérisation, la rétraction de polymérisation, …

15. Définition de la polymérisation : Mécanisme aboutissant à la formation, à partir d’un monomère ou de chaînes de polymères, d’un polymère de plus haut poids moléculaire par l’ouverture de doubles liaisons carbone – carbone.

16. LES REACTIONS DE POLYMERISATIONCette réaction comporte 3 étapes successives : • Énergie photonique + camphroquinone camphroquinone * L’énergie lumineuse excite la molécule photo –initiatrice (camphroquinone) qui génère la formation de radicaux libres (*) C’est le point de départ d’une réaction en chaîne. • Camphroquinone* + amine amine* L’amine (co –amorceur) cède un atome d’hydrogène à la cétone et devient un radical libre. • Amine* + monomère de résine composite monomère* (amorçage) Les radicaux libres du co –amorceur initient l’ouverture des doubles liaisons des monomères, ce qui permet l’élongation du polymère composite, matrice du matériau, donc sa polymérisation.

17. Facteurs qui influencent la polymérisation •Intensité de la source lumineuse : -distance embout/matériau (I =1/d2 ) -composantes de la lampe (nature et énergie du rayonnement photonique émis) •Durée de l’exposition : 30s 60s •Matériau de restauration: - nature chimique (charges) et structure de la résine composite - grosseur des particules - teinte du composite - épaisseur de la couche (maximum de 2mm, au-delà le degré de conversion obtenu est réduit)

18. Rétraction de polymérisation • Mode de polymérisation : photopolymérisation : rétraction en direction de la source lumineuse, prise rapide, contrainte forte. autopolymérisation : rétraction au centre de la masse, perte de volume sur toute la surface, prise lente.

19. La polymérisation Effet de rétraction, entraîne : • Tension au niveau des tissus dentaires (fragilisation cuspide) • Déchirure au niveau du joint (percolation, dyscoloration) • Contraintes internes du matériau (rupture liaison résine/particules, fractures cohésives) • Diminution de la résistance mécanique • Contraction minimale 0.2-0.5%

20. Facteurs de variation de la rétraction • Effet du type de résine Bis-GMA : si Bis-GMA faible, rétraction • Effet des charges : charges, rétraction finale • Effet du volume du matériau polymériser : hiatus + faible avec une quantité + faible

21. Avantages de la polymérisationils sont nombreux: • Maîtrise du temps de travail • Reconstitution couche par couche • Alternances de teintes • Retouches, maquillage • Combinaison de matériaux de densités différentes • De plus, du fait que les photocomposites se présentent sous la forme d’une seule pâte prête à l’emploi permet d’en tirer les avantages suivants : • Matériau homogène • absence de bulles d’air et donc de porosités qui sont responsables d’une diminution des qualités mécaniques et esthétiques des composites • Économie des matériaux d’utilisation • Éventail de teinte vaste • Meilleures propriétés physico-chimiques

22. Inconvénients Ils sont beaucoup moins nombreux : • Il ne faut pas exposer le matériau aux sources lumineuses ambiantes trop intenses. Ceci pouvant provoquer une réticulation précoce du composite • La température de la dent a tendance à augmentée • Éblouissement potentiel du patient et surtout du praticien suite à une utilisation fréquente • Le coût de la lampe n’est pas à négliger

23. IV/ Critère de choix d’un adhésif

24. 1) Rôle • Ils font la liaison entre composites et support dentaire amélaire ou dentinaire. • On cherche à établir un lien idéalement adhérent et étanche entre les tissus dentaires calcifiés et les biomatériaux de restauration ou d’assemblage. • Hormis les ciments verres ionomères, et quelques exceptions, tous les biomatériaux employés en dentisterie restauratrice et en prothèse fixée requièrent leur emploi.

25. 2) Propriétés recherchées • Biocompatibilité • Assurer de manière immédiate un joint adhérent suffisamment fort pour s’opposer aux contraintes de polymérisations • Adhésion aux structures dentaires: émail et dentine • Cohésion - Etanchéité • Répartition uniforme • Polymériser en présence d’O2 • Coller en milieu humide • Pérennité du collage

26. 3) Composants • Un acide: permet la déminéralisation, l’ouverture des tubulis et l’exposition des fibres de collagène • Un primer: Favorise le mouillage, permet de configurer les fibres de collagène: empêche leur effondrement par déshydratation • Un siler: Résine qui s’insert dans la matrice partiellement déminéralisée; elle complète l’intérieur des tubulis et s’ancre avec les fibres de collagène.

27. On a vu se succéder de nombreuses générations d’adhésifs de plus en plus efficaces. Nous nous intéresserons seulement aux 4ème, 5ème, 6ème et 7ème générations car à partir de la 4ème génération , ce na sont pas les performances mais le conditionnement et l’ergonomie qui ont changés.

28. On peut les répartir en deux groupes: • Les M&R: Mordançage et Rinçage → 3 temps: 4ème génération → 2 temps: 5ème génération • Les SAM: Systèmes Auto-Mordançants → 2 temps: 6ème génération → 1 temps: 7ème génération

30. Mordançage à l’acide orthophosphorique souvent plus profond: permet un nanoclavetage qui donne un très bon joint Boue dentinaire éliminée→ pas de risque de contamination On peut utiliser séparément les différents composants (utile pour la restauration d’un composite par exemple) Etanchéité immédiate garantie car le front de déminéralisation = front de pénétration du monomère Simplification de la procédure clinique = limite les risques d’erreur à chaque étape Pas de rinçage = limite les risques de contamination par saignement ou par fluides gingivaux Pas ou peu de sensibilités post-opératoires grâce au bouchon de boue dentinaire Travail sur dentine ou émail sec donc pas de gestion de l’humidité 5) AvantagesM&RSAM

31. 6) InconvénientsM&R SAM • Boue dentinaire rebouche plus les tubulis donc plus de risques de sensibilités post-opératoires • Il faut maîtriser l’humidité = sécher sans dessécher, attention à l’effet de piston avec l’effet osmotique • Mais, l’acide fort requiert la présence d’eau → utilisation d’alcool ou d’acétone pour l’éliminer • Au moment du rinçage, risque de brûlure des tissus buccaux et de saignement d’un parodonte marginal (notamment en l’absence de digue) • Adhésion à l’émail moins favorable sur émail non préparé • Pas toujours compatible avec les composites chémopolymérisables • Risque d’hydrolyse à long terme des monomères hydrophiles • Durée d’utilisation plus courte • Risque au niveau de la boue dentinaire non totalement éliminée = présence possible de germes

32. 7) Résumé • Les SAM sont plus simples à utiliser- présentent moins de risques de contamination par le sang et les fluides- présentent moins de sensibilités post-opératoires- mais ont un pouvoir adhésif inférieur • Remarques : - attention à la photopolymérisation- attention à l’incompatibilité des adhésifs avec certains composites

33. 8) Conclusion • Malgré les progrès observés chez les adhésifs et les composites, on ne peut pas encore parler de joint parfait • De plus, l’efficacité des adhésifs dépend principalement de leur mise en œuvre car la technique adhésive s’avère très sensible à la manipulation Le choix du praticien se fera donc en fonction du tableau clinique et de ses compétences

34. 9) Exemples cliniques • Reconstitution d’un composite • → M&R pour refaire le joint • Obturation d’une dent postérieure - cavité de taille moyenne - fortes contraintes occlusales • → M&R car plus efficace • Dent jeune (grosse pulpe) - cavité importante • → SAM car risque sensibilité post-opératoire • Patient chez qui on ne peut pas poser la digue - cavité modérée • → SAM pour limiter les risques de contamination

35. V/ Les lampes à polymériser

36. Propriétés de la lampe idéale • Peu coûteuse • Esthétique • Ne pas induire d’altération des tissus mous, en particulier pulpaire • Produire un spectre adapté à l’amorçage de la polymérisation de tous les matériaux photopolymérisables proposés sur le marché • Facile d’utilisation : Durable, fiable Insonore Légère et compacte (maniable et ergonomie) • Propriétés techniques de la lampe idéale • Temps opératoire rapide • Degré de conversion final: • en profondeur: 100% • en surface: monomère résiduel • Contraction de polymérisation: nulle • infiltration marginale: nulle • Douleur post-opératoire: aucune

37. LAMPE CONVENTIONNELLEou Lampe halogène classique • L’énergie photonique est induite par le passage d’un courant électrique à travers un filament de tungstène contenu dans une ampoule de quartz remplie de gaz halogène. • Temps de polymérisation: 40secondes • Distance embout-matériau: < 1 cm • Spectre: 400-520 nm ( lumière du visible bleue) large, donc leur permet de polymériser la plupart des résines composites. • Irradiance (en bout de fibre): 600 - 1000 mW/cm2 • Avantages • Meilleure intégrité marginale (vs PAC et laser) • Polymérisation qui se poursuit un certain temps • Pour 2 mm d’épaisseur • Désavantages • I =1/d2 quand d >1 cm (perte de 40 %) • Spectre large • Degré de conversion faible en profondeur (nécessite strat.)

38. Exemples de lampes halogènes Optilux 501 Astralis 5

39. Avantages Aucune perte d’intensité Moins de monomère résiduel Meilleures propriétés physiques Puissance et rapidité Polymérisation à travers la dent Image publique intéressante PEU UTILISE !!!! Désavantages Contraction de polymérisation – Intégrité marginale – Douleur post-opératoire Dégagement important de chaleur affectant la pulpe et le parodonte Effets inconnus sur les tissus biologiques Dommages aux yeux • Encombrant Ventilation bruyante Coût +++ LASER • Temps de polymérisation: ¼ du temps requis par la lampe conventionnelle • Distance embout-matériau: aucune restriction • Spectre: 450-490 nm • Irradiance: 1000 mW/cm2

40. LAMPE A HAUTE INTENSITE (PAC LIGHT)Plasma Arc Curing • Nommée également « Lampe à polymérisation rapide » • Technologie semblable au laser • Source lumineuse: gaz ionisé à haute pression traversé par un courant électrique • Utilisée pour de nombreuses applications médicales • Temps de polymérisation: 3 secondes (faible) • Distance embout-matériau: peu d’impact clinique • Spectre: 430-500 nm (étroit) • Irradiance: >600 mW/cm2 Avantages •Spectre spécifique à l’excitation de la camphoroquinone •Degré de conversion •Temps à la chaise •Réglage automatique pour une intensité lumineuse constante

41. Désavantages • Contraction de polymérisation très • Impossibilité de photopolymériser certains adhésifs et composites • Stress et contraintes très - microfractures nombreuses - instabilité colorimétrique - dégradation rapide des restaurations réalisées - percolation marginale associée à des récidives de caries - douleur post-opératoire • Achat très coûteux

42. LES LAMPES A DIODES ELECTROLUMINESCENTES (LED) • C’est le dernier type de source en cours d’expérimentation • Ce sont des micro-plaquettes solides qui transforment directement l’énergie électrique en énergie photonique • Temps de polymérisation : 440 à 490 nm (dans la longueur d’onde du bleu) • Irradiance : 1ère génération = inf. à 300 mW/cm2 2eme génération = 1000 mW/cm2 en moyenne Avantages • Elles sembles idéales car elles émettent une lumière bleue correspondant au spectre d’absorption de la camphroquinone dégagent très peu de chaleur • Ont des durées de vie supérieures à 100 000 heures avec une très faible perte de puissance avec le temps (# lampes halogènes) • D’un point de vue ergonomique, elles sont équipées d’une batterie et sont donc sans fil • Elles supportent sans dommage les allumages fréquents • Grâce à leur nature solides, ces générateurs sont très résistants aux chocs (# des ampoules des lampes halogènes)

43. Inconvénients : • les 1ères génération avaient un spectre d’émission relativement étroit, rendait problématique la polymérisation des matériaux contenant un photo- initiateur différent de la camphroquinone (amélioré avec la nouvelle génération) • Leur coût +++ • Point faible de l’autonomie limitée des batteries, même si le branchement sur secteur basse tension par un cordon permet de résoudre partiellement ce problème avec de ce fait une perte de maniabilité !!!

44. Exemples de LED Bluephase Coltolux Elipar FreeLight II

45. Spectre d’émission de quelques lampes à photopolymériser • Le spectre des lampes halogènes (de forme trapézoïdale) couvre une plus grande surface d’absorption que le spectre des LED (de forme gaussienne)

46. DISCUSSION : • Il faut rappeler qu’il est impossible de polymériser vite et bien Les lampes plasma et laser dont les atouts commerciaux étaient un gain de temps lors de la polymérisation, sont aujourd’hui abandonnés • Il apparaît aujourd’hui clairement dans la littérature que les lampes halogènes et les LED de 2e génération permettent d’obtenir un degré de conversion du composite comparable sur une profondeur de 2mm • Les lampes halogènes : • Un entretien et un remplacement irrégulier des ampoules halogènes (tous les 6mois pour maintenir leurs performances) • Leur spectre large offre une fiabilité de polymérisation quelque soit le matériau à polymériser • Leur coût d’achat les rend également attractives • Les LED de 2e génération présentent des performances tout à fait intéressantes: • Leur permettent de rivaliser aujourd’hui avec les lampes halogènes • Leur coût à l’achat reste relativement important • Toutefois cette technologie est en constante évolution. Les progrès de demain sont déjà annonciateurs de diodes organiques plus polyvalentes et plus performantes encore… A voir !!!

47. Les applications cliniques : • Dans l’obturation de la cavité : la photopolymérisation exige un travail par couches n’excédant pas 2mm. • Dans le choix des matrices : sont préconisées les matrices transparentes car elles laissent passer les rayonnements lumineux, même si elles en absorbent une partie (5%). De ce fait le matériau doit être polymérisé quelques secondes après la dépose de la matrice. • Dans le choix des coins : le choix se porte majoritairement sur les coins transparents qui transmettent la lumière latéralement. Ils sont en plus conçus pour reproduire la convexité des faces proximales. Cependant, ils absorbent une partie de la lumière et seulement 20% parviennent aux faces proximales.

48. CONCLUSION

50. En conclusion, il faut avant tout retenir qu’il n’existe pas de règles strictes. Chaque cas clinique amène son propre raisonnement, qui induit son propre choix thérapeutique !! Quelque soit la solution retenue, un suivi régulier est nécessaire… Car, il faut considérer que c’est un domaine très récent (1962), en constante évolution, qui a encore ses limites…