17 Composites

Les composites et leur évolution

1.

DEFINITION, HISTORIQUE, EVOLUTION • Composite: combinaison 3D d’au moins 2 matériaux d’origine chimique ≠ avec la formation d’interfaces distinctes séparant ces matériaux. • Composite dentaire: particules généralement minérales liées par matrice résineuse→cohésion. • 1962:



• 1969: • 1975: • 1980: • 1983: • 1990:

2.

Brevet Bowen

Bis GMA (acr-époxy-acr) à la place PMMA (acryliques)

Liaison charges-matrice via silanes compos chémos sur le marché- Bis GMA+ quartz: état de surfacemicrochargés- 50% silice colloidale (aerosil 0,04μm) ➚R méc, optique, mais dilato photopolym. à la lumière visible (avt: UV): moins de bulles, tps de travail➚ hybrides: macro (verre) et microcharges- ➚optique mais usure différentielle avec matrice ↘ taille partic verre, arrondies. Optique et mécanique OK.

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 • • •

2.1.2.

Bis GMA: acr-epoxy-acr, PM>, macromolécule rigide (noyaux aromatiques époxy) ↘ retrait TegDMA: PM/2, modificateur de viscosité UDMA: uréthannes à coeur, macromoléc. flexible POLYMERISATION PAR ACTIVATION CHIMIQUE

• • • • •

2.1.3.

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) PHOTOPOLYMERISATION PAR ACTIVATION PHOTOCHIMIQUE

• • • •

2.1.4.

Dicétones qui absorbent énergie lumineuse à cert. λ (470nm, bleu) CQ (camphoroquinone): s’excite, passe de singulet à triplet * Amine= coamorceur (10X
• • •

• •

INFLUENCE R méc (taux de conversion TC➚: sites polym/C=C) propr optiques (trop jaune) biocompatibilité (monomères libres) PARAMETRES Spectre émis: Puissance lampe:





halo, plasma, led (spectre étroit) irradiance (én qui sort W/unité surface min 300mW/ cm2→600), luminance (ce qui est absorbé par compo)- embouts turbo -

2.2.

• • •

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

•

2mm max pour 80%TC: incréments

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 • • • • • •

2.2.3.

3.

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

•

Silane: Si-méthoxyX4, hydrolyse→grpt hydroxyles

• •

Ponts H2 avec SiO2+libération H2O Liaisons covalentes quand chaleur

•

lie, surface hydrophobe

CLASSIFICATION (fction structure ou fction consistance)

3.1.

TRADITIONNELS • •

3.2.

MICROCHARGES • •

3.3.

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

Homogène: 33% silice colloïdale (0,04μ), abandonnés cf ∺ surf charges/matrice Hétérogène: 33% matrice libre, 66% charges organo-minérales (25μ), dents ant. (HelioMolar avec fluorures cations lourds, Silux) HYBRIDES

• •

1.

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

• •

2.

2.

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

PROPRIETES

2.1.

CRITERES REQUIS POUR UN MATERIAU D’OBTURATION CORONAIRE • • • •

2.2.

Physiques: prise, propr thermiques, optiques, RX Mécaniques: R, usure, fatigue Physico-chimique: solubilité, adhésion Biologique: biocompatibilité générale et locale PROPR. PHYSIQUES: RETRAIT DE POLYMERISATION (R)

• • • •

•

•

2.3.

Origine: Paramètres: Evaluation: Contraintes:

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





Facteur C:



Remèdes:



ɕ interface fction croiss. (α) de (R,E,v)

(v: vitesse de polymérisation= poss. réarrangement moléc) 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) stratification pour transformer C (5→2) polymérisation soft qui retarde transfo.

PROPR. THERMIQUES • •

2.4.

Conductivité: Dilatométrie:



un peu > émail et dentine (25-30cal/s/cm2), élimination lente ! dégradation joint, inv. taux de charges α= 10 10-6K-1 dent, 17-25 compos. μhybr, 40-70 μchargés

PROPR. OPTIQUES •

•

•

Interactions photons/matière:











Teinte:





Variations:

Réflexion spéculaire (surface)

diffuse (en prof, cf interf.charges/matrice) Absorption (+-complète=transmission) Diffusion Réfraction (1,5= t.dent) couleur (λ), saturation(%λ), luminosité(photons) spectro-colorimétrie, écart colorimétrique ∆e* max 3.3 influence du degré de TC compos., finition, hygiène, aliments, tabacs

•

2.5.

Influence des charges:





• Radiopacité

PROPR. MECANIQUES •

Résistance



E

Dureté

• •

2.5.1. • • • •

• •

•

•

2.6.





Taille (schéma: μbrides meilleur choix) Réfraction OK Absorption (opacité) max pour dentine (0.7) en % équivalent Al : 220 % pour μhybride

traction: dentine 52 MPa, (μ)hybrides> (40-70),=amg=dent compression: dentine 300,(μ)hybrides>(300-380),=amg=dent fction irradiance dentine=17-19, (μ)hybrides>(12-20), =amg (20)=dent μdureté Vickers, peu importante, fction ∺TC étude de C

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

Lois et méc F





Données Paramètres











adhésive, abrasive, corrosive, tribochimique, par fatigue 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) physiologique= 15μm/an en ant, 29 en post. 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

composites









Evaluation R

















abrasive, par fatigue surtout. 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) 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 !

PROPR. PHYSICO-CHIMIQUES • •

2.7.

Solubilité faible dans fluides buccaux Adhésion non-intrinsèque aux tissus buccaux: adhésif. PROPR. BIOLOGIQUES-BIOCOMPATIBILITE

•

•

Générale





Locale















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 Cytotoxicité

Directe: mordanç., monom.libres (10%!), initiateurs

Indirecte: étanchéité (sens.post op)









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