Les adhésifs universels, le point en 2020

L'évolution de la recherche sur les adhésifs a permis de réduire le nombre d'étapes en regroupant certains produits dans un seul flacon. Depuis 2011, le marché des adhésifs s'est enrichi d'un genre nouveau, permettant son utilisation quelle que soit la restauration à coller : les adhésifs universels. Un point sur les techniques adhésives actuelles, les innovations apportées par les adhésifs universels et leurs performances face aux autres adhésifs présents sur le marché apparaît donc nécessaire.

Adhésion et adhésifs conventionnels

Les nouveaux matériaux utilisés en odontologie permettent l'avènement des techniques basées sur le principe d'économie tissulaire [¹] et les méthodes de collage permettent de réaliser des restaurations respectant l'anatomie et l'esthétique dentaires tout en s'affranchissant des anciennes méthodes de préparation pour des cavités rétentives. On a ainsi vu apparaître de nouvelles formes de restaurations directes et indirectes : composites, facettes, inlays, onlays, endo-couronnes, tenons collés, etc.

Le collage impose cependant plusieurs contraintes ; il nécessite une préparation préalable des surfaces de collage par mordançage et application d'un primaire d'adhésion permettant une liaison entre les tissus dentaires et le système de collage, tout en imposant une absence de contamination par la salive notamment.

L'évolution des techniques a laissé apparaître différents systèmes de collage plus faciles à mettre en place et plus polyvalents, tout en garantissant une adhésion de qualité. La dernière génération d'entre eux, connue sous le nom d'adhésifs universels, allie une grande facilité d'utilisation dans des situations cliniques diverses et une économie de temps et de matériel au sein du cabinet dentaire.

L'adhésion aux tissus dentaires se présentant comme un phénomène physico-chimique, se pose le problème de la structure hétérogène de la dent, composée de différents tissus. Le protocole de collage est plus délicat au niveau de la dentine, plus hydratée que l'émail, les résines hydrophobes devant s'infiltrer au sein d'un tissu hydrophile. En outre, sa structure est différente, organisée autour de tubuli hébergeant les prolongements des odontoblastes dont les corps cellulaires sont alignés en périphérie de la pulpe.

Lors de la préparation dentinaire à l'aide d'instrumentation rotative, la boue dentinaire issue des débris minéraux et organiques vient obstruer l'entrée des tubuli, bloquant la pénétration des solutions adhésives, et représente donc une barrière pour l'adhésion [²]. L'élimination ou la modification de la boue dentinaire lors du collage représente la base sur laquelle viennent s'appuyer les différents systèmes adhésifs actuels. Ainsi, le mordançage des tissus dentaires par un acide fort (l'acide orthophosphorique de 32 à 40 %) permet une déminéralisation en surface et la création de micro-anfractuosités au niveau de l'émail (^fig. 1) rendant possible un ancrage micromécanique de l'adhésif. Au niveau de la dentine, l'acide de mordançage a un double rôle de déminéralisation de surface et d'élimination par dissolution de la boue dentinaire obstruant les tubuli (^fig. 2) permettant un ancrage profond (brides résineuses) de l'adhésif au niveau des canalicules.

Son action est à différencier de celle du primaire (ou primer) utilisé ensuite, qui, lui, est un agent promoteur d'adhésion, ayant pour rôle de permettre une bonne pénétration des monomères adhésifs au sein de la matrice collagénique et des tubuli en remplaçant le milieu aqueux hydrophile par un milieu hydrophobe propice à la diffusion de la résine. Il est composé, de façon générale, d'eau, de solvants volatils (éthanol, acétone...) ainsi que de monomères hydrophiles de type HEMA (2-hydroxyethyl methacrylate). L'HEMA possède une fonction hydroxyle hydrophile, capable de se lier au collagène, et une extrémité méthacrylate pouvant se polymériser avec les monomères hydrophobes contenus dans l'adhésif (^fig. 3). Sa petite taille ainsi que son caractère partiellement hydrophile lui permettent une bonne diffusion au niveau des tubuli.

Les systèmes adhésifs sont classés en fonction de la stratégie de collage qu'ils proposent, ainsi que du nombre d'étapes nécessaires à leur application, la tendance actuelle étant à la réduction de celles-ci pour une simplification des protocoles.

La stratégie mordançage et rinçage (MR) est caractérisée par un mordançage préalable à l'application du primaire de collage ; la boue dentinaire est donc complètement éliminée par dissolution et rinçage. On en distingue deux groupes, selon le nombre d'étapes nécessaires à leur mise en place. Les MR3 dont l'application se fait en trois étapes : une première phase de mordançage, suivie par un rinçage abondant et un séchage modéré, l'application d'un primaire, séchage, et enfin l'application de l'adhésif lui-même. Les MR2 quant à eux sont en deux étapes : l'application du primer et de l'adhésif, contenus dans un seul flacon, se fait de façon simultanée.

Les systèmes auto-mordançants sont caractérisés par l'absence d'une étape préalable de mordançage à l'acide orthophosphorique : ce sont les monomères acides présents dans le primaire qui sont à l'origine de la capacité de mordançage. Sans étape de rinçage, la boue dentinaire n'est pas éliminée, mais modifiée et incorporée à la couche adhésive. Les SAM 2 sont des systèmes auto-mordançants en deux étapes pour lesquels l'application d'un primaire acide est suivie d'un séchage et de l'application de l'adhésif lui-même. Les SAM 1 possèdent un protocole encore simplifié avec une seule étape puisque primer et adhésif se trouvent soit dans deux flacons à mélanger, soit dans un seul flacon.

Les adhésifs universels

Les adhésifs universels se présentent le plus souvent en un flacon unique et peuvent être appliqués selon divers protocoles : mordançage et rinçage, mordançage de l'émail seul ou auto-mordançage. Leur polyvalence, et notamment le fait que certains aient une prise duale, chémo et photo, permet de les utiliser pour le collage des restaurations directes (^fig. 4 à ⁹) ainsi que pour la préparation des pièces prothétiques collées [³]. Ils sont plus hydrophobes que les SAM et sont classés en fonction de leur pH : entre 2 et 2,5, ils sont considérés comme doux et au-delà de 2,5, ils sont considérés ultra-doux [⁴]. Leur adhésion est physique comme les précédents, mais une composante chimique rentre en jeu par liaison avec le calcium de la dent. Ils présentent une composition particulière : un mélange plus complexe de monomères, de solvants et d'initiateurs de polymérisation.

Les monomères résineux présents dans les adhésifs universels peuvent être divisés en deux catégories : les monomères fonctionnels et les cross-linkers. Ces derniers sont des monomères comportant dans leur formule deux groupements méthacrylates ou plus, permettant par élimination de la double liaison une polymérisation aux monomères adjacents, que ce soit au sein de l'adhésif lui-même ou au niveau de la résine de collage ou du composite. Les cross-linkers sont ainsi responsables du volume de l'adhésif. En fonction de la taille des molécules, l'adhésif présente plus ou moins de rétraction à sa prise. Les plus communs dans les adhésifs universels sont des diméthacrylates, notamment le bis-GMA.

Les monomères fonctionnels sont des monomères possédant au moins une fonction permettant leur polymérisation, généralement un groupement méthacrylate, et au moins une autre conférant à la molécule des propriétés intéressantes pour l'adhésif. On retrouve dans cette catégorie le monomère HEMA ainsi que les autres monomères acides qui participent à l'aptitude auto-mordançante des adhésifs universels. Ils possèdent une fonction avec la capacité de libérer des protons H⁺, participant à la dissolution des cristaux d'hydroxyapatite. Les ions Ca²⁺ libérés lors de ce phénomène peuvent ensuite être captés par le monomère, formant ainsi des sels de calcium plus ou moins résistants aux attaques hydrolytiques ; c'est le principe de l'adhésion chimique ou de l'adhésion-déminéralisation [⁵].

La tête de file de ces monomères acides est le 10-MDP (10-methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate), possédant une fonction phosphate capable de liaisons ioniques fortes avec l'hydroxyapatite présente dans l'émail et la dentine et formant ainsi des sels de Ca [⁶].

La fonction phosphate a également une affinité pour la zircone et les métaux non précieux. Par ailleurs, la chaîne carbonée longue confère à ce monomère son hydrophobie, ce qui le rend particulièrement résistant à l'hydrolyse après polymérisation. Outre le-10 MDP, il existe d'autres monomères tels que le PENTA, le 4-MET ou encore le GPDM.

Le PENTA (dipentaerythritol penta acrylate monophosphate) possède un groupement phosphate qui lui confère son affinité pour les tissus dentaires et les matériaux de restauration indirecte, tandis que ses cinq groupements acrylates permettent la liaison aux fonctions méthacrylates des résines composites. La multiplication des groupements polymérisables le rendrait plus résistant à l'hydrolyse, permettant un meilleur vieillissement du joint adhésif [⁷].

Le 4-MET (4-methacryloyloxyethyl trimellitate, forme hydratée du 4-META) possède des groupes carboxyles qui lui confèrent son acidité, et un cycle aromatique permet de diminuer son hydrophilie. Ce monomère permet une meilleure mouillabilité de la surface des métaux [⁴].

Le GPDM (glycerol dimethacrylate dihydrogen phosphate) contient deux fonctions méthacrylates pour la liaison aux résines composites et une fonction phosphate pour la liaison aux substrats.

Le GPDM, plus hydrophile que le 10-MDP, semble mieux infiltrer la dentine que des monomères plus hydrophobes ; il possède une bonne mouillabilité à la dentine, produit des brides dentinaires longues, même en mode auto-mordançage, et permet une bonne liaison aux résines composites grâce à ses deux fonctions méthacrylates. Ces caractéristiques lui garantissent une bonne adhésion immédiate, mais une plus grande sensibilité à l'hydrolyse et à l'apparition d'infiltrations, ce qui tend à diminuer sa résistance aux forces en traction. De plus, les sels de calcium formés entre l'hydroxyapatite et le GPDM ne semblent pas très stables ; l'adhésion des systèmes contenant du GPDM paraît plus être d'ordre micromécanique que chimique et avec l'hydrolyse du joint on assiste à une baisse des valeurs de résistance de cet adhésif après thermocyclage [⁸].

Les adhésifs universels contiennent de multiples autres composants comme les solvants, les activateurs ou même les stabilisateurs.

Le rôle des solvants n'est pas à négliger, en particulier au sein des adhésifs simplifiés. Ils améliorent la mouillabilité de la solution adhésive et l'imprégnation du réseau collagénique. Leur rôle est de chasser l'eau et de prendre sa place au sein du réseau collagénique, amenant avec eux les monomères amphiphiles indispensables à la formation d'une couche hybride.

Dans tous les cas, les solvants doivent être parfaitement évaporés avant la polymérisation, afin de ne pas créer de zone de faiblesse du joint adhésif.

Comme la grande majorité des adhésifs universels sont photopolymérisables et parce que toutes les restaurations ne permettent pas l'accès des ondes lumineuses, de nombreux fabricants proposent l'ajout d'activateurs de la chémopolymérisation. Ceux-ci sont présents dans un flacon séparé ou dans leurs propres composites de collage à prise duale.

Les stabilisateurs jouent le rôle de conservateurs en empêchant la polymérisation spontanée de l'adhésif durant le stockage.

Interface avec la zircone

Le collage de la zircone, céramique à phase cristalline prédominante, ne peut pas être réalisé de la même façon que celui des céramiques vitreuses. En effet, le mordançage à l'acide fluorhydrique concernant prioritairement la phase vitreuse, il n'a pas ou peu d'effet sur la zircone. Le 10-MDP a été proposé comme agent de liaison à la zircone, son groupement phosphate permettant une liaison ionique aux oxydes de surface de la céramique, et il existerait également une liaison hydrogène augmentant le potentiel d'adhésion de ce monomère à la zircone. De plus, une concentration élevée en 10-MDP dans un adhésif augmente sa résistance aux forces de cisaillement [⁴].

Une autre molécule proposée pour le collage de la zircone est le PENTA, trouvé dans certains adhésifs universels (en complément du 10-MDP). Dans une étude de 2016 [⁷], il a été montré que l'augmentation de la concentration de PENTA jusqu'à un certain point aux alentours de 20 % en poids d'un adhésif expérimental permettait d'augmenter sa force de liaison à la zircone, mais que celle-ci diminuait lorsque la concentration atteignait 30 % en poids. Le phénomène d'encombrement stérique expliquerait ce phénomène de palier puis de baisse de la force d'adhésion au-delà d'une certaine concentration : le PENTA est une molécule imposante, avec ses cinq groupements acrylates polymérisables, ce qui gênerait l'interaction du phosphate avec la surface de la zircone. De plus, l'augmentation de la concentration de PENTA impacte sa fluidité et sa mouillabilité. Ce monomère permettant l'amélioration de l'adhésion chimique à la zircone, sa concentration dans les adhésifs doit être optimisée pour obtenir les meilleures performances possible.

Les résultats obtenus par le 10-MDP et le PENTA pour la liaison à la zircone laissent penser que les monomères phosphatés constituent une solution de choix pour le collage de la zircone, de par leur adhésion chimique forte avec cette céramique.

Liaison aux céramiques vitreuses

Peu d'études portent sur l'affinité du 10-MDP pour les céramiques vitreuses, le traitement classique par mordançage à l'acide fluorhydrique, puis l'application d'un silane et d'un adhésif étant considérés comme une méthode de choix. Dans l'objectif d'améliorer la polyvalence des adhésifs universels et de simplifier les techniques de collage, certains fabricants incluent du silane dans la composition de leurs adhésifs universels. Les avis sont partagés à ce sujet, certains auteurs évoquant que le bis-GMA entraverait l'efficacité du silane [⁹, 10, 11].

Liaison aux alliages métalliques

Ce collage nécessite des adhésifs et colles capables de polymérisation duale, le métal ne pouvant être traversé par les rayonnements lumineux. De nombreux fabricants proposent des colles résine contenant des activateurs de la chémopolymérisation à utiliser en complément des adhésifs universels, ou bien des activateurs en flacon lorsque l'on souhaite utiliser une colle d'un autre fabricant. C'est le cas notamment du Scotchbond®, que l'on peut utiliser en complément d'un activateur, de la colle RelyX® (3M), du Clearfil® Universal Bond (Kuraray) utilisable avec un activateur, ou encore de la colle Panavia® (Kuraray). Le Futurabond U (Voco), dans la présentation unidose, est toujours accompagné de l'activateur de chémopolymérisation.

Il faut en revanche considérer les différents types d'alliage afin de pouvoir utiliser un adhésif adéquat dans la situation clinique concernée. En effet, les alliages nobles (à base d'or) et non nobles ne possèdent pas les mêmes caractéristiques chimiques de surface : les alliages non précieux présentent une couche d'oxydes qui est en proportion moindre, voire absente, au niveau des alliages précieux. Cette couche d'oxydes permet la liaison des monomères fonctionnels, notamment le 10-MDP.

Les alliages précieux contiennent des additifs permettant la formation d'oxydes de surface (argent, étain...), mais ceux-ci ne sont pas suffisants pour assurer une adhésion stable. Les adhésifs contenant des monomères fonctionnels supplémentaires, tels des composés soufrés (MEPS contenu dans le G-Premio Bond), permettent une liaison plus forte aux alliages nobles [⁹]. Le G-Premio Bond contient également du 4-MET, qui améliorerait la mouillabilité des métaux [⁴], mais le Scotchbond® Universal n'en contenant pas montre sensiblement la même capacité de mouillage des surfaces métalliques.

Le ^tableau 1 résume la composition des principaux adhésifs universels du marché et leurs indications.

Conclusion

L'utilisation d'un adhésif n'est pas un acte anodin de la pratique dentaire et, comme souvent dans la mise en œuvre des biomatériaux, le respect des protocoles édités par les fabricants est primordial. Les adhésifs universels ne modifient pas simplement les protocoles mais aussi et surtout la versatilité de collage permettant de n'avoir à maîtriser qu'un seul produit. Leur composition et leurs modes d'utilisation en font une nouvelle génération de biomatériaux à part entière.

Liens d'intérêts :

L'auteur déclare n'avoir aucun lien d'intérêts concernant cet article.

Bibliographie

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