Les matériaux céramiques

Le terme céramique désigne l’ensemble des matériaux obtenu à partir de terre ayant subi une cuisson à température plus ou moins élevés. On peut en citer une multitude, tels que la porcelaine, la faïence, le verre. Les applications dentaires de la porcelaine datent de la fin du 18ème siècle, il y a eu une importante évolution jusqu’aux matériaux que nous connaissons aujourd’hui.
Les céramiques dentaires sont compactées par un procédé thermique appelé frittage, ayant pour objectif de réduire au maximum la porosité du matériau. La température de frittage est l’une des manières classiques de classer les céramiques.
A l’inverse des composites, qui présentent une phase organique, la céramique est un matériau inorganique.
Les céramiques dentaires sont soit uniquement de nature cristalline telles que celles à base de zircone soit constituées d’une matrice. Celle-ci est vitreuse et désordonnée, au sein de cette matrice est dispersée une phase cristalline plus ordonnée. La classification retenue aujourd’hui, décrite par SAADOUN ET FERRARI, prend en compte la nature chimique des céramiques, leur procédé de mise en forme, et leur microstructure.(17)
D’après cette classification, trois grandes familles sont définies en fonction de leur microstructure :
– Les céramiques vitreuses, composées d’une matrice vitreuse dans laquelle des particules cristallines sont dispersées
– Les céramiques infiltrées : le verre est infiltré dans une matrice de nature cristalline
– Les céramiques polycristallines
Pour ce qui est de leur nature chimique, on distingue :
– Les céramiques riches en silicates : ce sont les céramiques vitreuses, feldspathiques ou vitrocéramiques. Elles sont principalement appréciées pour leurs propriétés optiques et sont donc souvent utilisées en tant que céramiques cosmétiques.
– Les céramiques alumineuses : elles possèdent une microstructure cristalline, tantôt infiltrée de verre, tantôt exclusivement cristalline. L’alumine présente a pour but de renforcer mécaniquement le matériau tout en conservant des qualités esthétiques satisfaisantes pour des restaurations antérieures.
– Les céramiques à base d’oxyde de zirconium : elles sont totalement cristallines, et possèdent donc des propriétés mécaniques bien plus élevées que les céramiques vitreuses ou infiltrées.

Les résines composites

Le composite est, comme son nom l’indique, issu d’une association de matériaux. Il est composé d’une phase organique (matrice de résine), dans laquelle se trouve des charges minérales, cette association étant possible grâce à la présence d’agents de couplage. C’est précisément cette association de matériaux qui nous permet d’atteindre les propriétés voulues. (19)
La résine constitue la partie active. A l’état initial, il s’agit de monomères qui seront convertis en polymères, ce qui rend le composite rigide. La polymérisation est une réaction d’addition, elle peut être induite chimiquement, par la lumière ou par une combinaison des deux (elle est alors duale).
Le comportement mécanique des composites varie en fonction de leur composition, et leurs indications découlent donc de cette composition.
En effet, on utilise différents monomères, et des charges plus ou moins lourdes.
Les monomères tels que le Bis-GMA (réaction entre le Bisphénol-A et le GlycidylMéthacrylate), ou l’UDMA (Urethane DiMéthacrylate) constituent souvent la base des composites auxquels, à cause de leur haut poids moléculaire, on ajoute des monomères de moindre viscosité tels que le Methyl MéthAcrylate (MMA), le TriEthylène Glycol DiMéthacrylate (TEGDMA) ou encore l’Ethylène Glycol DiMéthAcrylate (EGDMA).
Cet ajout rend la résine plus élastique, mais réduit sa résistance à l’abrasion et augmente sa rétraction de prise. En effet, la rétraction de prise est l’un des inconvénients majeurs de l’utilisation de ces matériaux, car elle se répercute sur l’adaptation marginale et donc surl’étanchéité de la restauration.
Des éléments ajoutés, notamment les charges, permettent d’obtenir une restauration se rapprochant des différents objectifs.
Un autre inconvénient des matériaux à base de résine est leur hydrophobie, qui rend leur mise en place plus difficile, il est nécessaire d’isoler le milieu avant leurs applications.
Les charges sont le plus souvent minérales et à base de silice, mais elles peuvent être de nature organique (résine polymérisé incorporé dans le matériau) ou encore organo-minérale.
L’ajout de charges permet d’améliorer les propriétés mécaniques telles que la résistance, diminue la rétraction de prise et également le coefficient de dilatation thermique qui est très élevé pour la matrice résineuse.
La taille et la teneur en charge varient également, on trouve généralement des macro-charges (10 µm) de quartz dans les composites classiques, des charges microniques (5 µm) de céramique dans les composites hybrides… de manière générale, lorsque le taux de charges est élevé et que leur taille est importante, le matériau gagnera en résistance. De plus, lorsque les charges sont de faible dimension, les qualités esthétiques sont améliorées.
Nous avons donc une multitude de composites qui seront plus ou moins adaptés selon le contexte clinique.
Les résines composites utilisées actuellement sont pour certaines chargés de nanoparticules de céramique et on parle de résine nano céramique.
La tendance actuelle est à l’augmentation du taux de charge (aux alentours de 80%) permise par l’utilisation de la CFAO, en effet une viscosité basse pour la modélisation n’est plus un facteur primordiale.
Le passage d’une phase plastique à une phase rigide est une propriété importante pour les restaurations directes. En ce qui concerne les restaurations indirectes, il s’agit de pièces prothétiques réalisées en composite par le prothésiste qui seront collées. Pour la réalisation, les prothésistes peuvent soit utiliser une technique de stratification sur modèle en utilisant des composites de laboratoire, soit la CFAO dans des blocs de composite polymérisés à usiner.
– Comme en technique directe, le prothésiste utilise plusieurs apports pour réaliser la restauration, le résultat ne pouvant être que meilleur car il n’est pas soumis aux contraintes présentes en bouche (milieu aqueux, accès aux limites…). De plus, après polymérisation, la pièce subit un traitement qui est différent selon le fabricant, permettant un meilleur taux de conversion, donc des propriétés mécaniques améliorées ainsi qu’une meilleure biocompatibilité car il y aura moins de monomères présents (nous aborderons la toxicité des monomères dans un autre paragraphe).
– En technique CFAO, il s’agit d’usiner dans un bloc de composite polymérisé. Ce bloc est obtenu industriellement, les procédés de fabrication sont mieux contrôlés et permettent d’obtenir un matériau avec un taux de polymérisation bien supérieur. De plus il n’y a pas de modelage par le prothésiste, nous sommes libres vis-à-vis de la viscosité du matériau à l’état initial. Cela permet de se concentrer à la réalisation d’un matériau plus résistant, avec un taux de charges important. (22)
Malgré une mise en œuvre plus facile techniquement que pour la céramique (bien que la CFAO tend à réduire cette différence) on peut considérer que le rendu esthétique est suffisant pour des restaurations postérieures. De plus il s’agit d’un matériau évolutif puisqu’on peut le modifier par soustraction ou par ajout directement au fauteuil, ce qui permet par exemple d’accéder facilement au système endodontique si une dent restaurée nécessite d’être dépulpée.
La surface dentaire est plutôt tolérante mécaniquement à la présence de composites. Leur dureté, bien que plus faible que celle de l’émail, est largement tolérable (environ 60 HV pour les composites micro hybrides) (20). Ils n’entrainent donc qu’une abrasion modérée sur la dent antagoniste. En outre leur comportement mécanique est assez proche de celui de la dentine : leur module d’élasticité est proche de celui de la dentine (bien que plus faible), ce qui leur confère un rôle amortisseur et une absorption des contraintes mécaniques, ainsi qu’une moindre tendance à la rupture fragile.
Les résines composites présentent donc un nombre considérable d’avantages. Cependant, certains inconvénients non négligeables compliquent leur utilisation dans certaines situations cliniques.
L’instabilité chimique du composite le rend non inerte et instable structurellement, puisqu’elle entraîne irrémédiablement une perte de substance. Cette perte peut être observée au niveau des points de contact, au niveau des limites entre la dent support et la pièce prothétique, ou encore au niveau occlusal, ce qui influe sur la fonctionnalité et la pérennité de la restauration.
L’instabilité tridimensionnelle du matériau est également liée à la rétraction qu’il subit au cours de sa prise, exposant la dent restaurée au risque de percolation et de caries secondaires. Bien que globalement biocompatibles, les résines composites ne présentent pas des caractéristiques idéales à ce niveau. En effet, leur utilisation et leur présence en bouche entraîne une toxicité liée au relargage de monomères, dont les conséquences potentielles sur l’organisme peuvent rendre leur emploi déconseillé. Mécaniquement, le composite présente plusieurs avantages (module d’Young et dureté).
Cependant, il souffre de certains inconvénients majeurs : leur résistance aux contraintes mécaniques est bien inférieure à celle de la dent naturelle.

Mode d’assemblage

Les préparations que nous avons décrites ne sont pas rétentives mécaniquement, contrairement aux préparations périphériques. De ce fait le scellement n’est pas suffisant, et il faudra opter pour un collage. Il s’agit de fixer un matériau sur la dent par le biais de liaisons fortes.
Il y a différents systèmes d’assemblage avec ou sans potentiel adhésif :
– Les ciments, qui agissent suite à une réaction de prise acido-basique, ont un potentiel adhésif faible, mais ne permettent pas de collage,
– Les pâtes de collage à base résineuse sont aujourd’hui utilisées entre autres pour l’assemblage de pièces prothétiques, leur prise se faisant par polymérisation.
Celle-ci peut être induite chimiquement ou par apport photons. On préfèrera une prise
– duale, c’est-à-dire les deux modes. La photo polymérisation permet une prise rapide des excès afin de les éliminer et stabilise la pièce, enfin la chémo-polymérisation permet une prise en profondeur, surtout si la pièce, de par son épaisseur ou son opacité, ne permet pas le passage optimal de la lumière.
Que ce soit pour le composite ou la céramique, les systèmes de collage sont les mêmes, le composite a donc une nature commune avec les colles.
Il faut savoir cependant que les céramiques ne sont pas toutes compatibles au collage. En effet le collage est possible uniquement en présence d’une phase vitreuse dans la structure de la céramique. Le mordançage de la surface prothétique va agir sur la matrice de verre permettant un micro-clavetage de la résine. De même le silane est un agent de couplage, il se lie à la silice, présente dans la phase vitreuse des céramiques, et aux groupements méthacrylates de la colle.
On classe les adhésifs en fonction du nombre d’étapes, en effet certains systèmes nécessitent 3 applications (acide, primer et résine) alors que d’autres combinent différents constituants en une seule application (acide et primer en même temps par exemple). On peut classer tous les adhésifs en quatre groupes. Le tableau 4 résume les étapes en fonction du système adhésif, en reprenant le code couleur de la figure 12.