Usure à 3 corps de matériaux prothétiques provisoires imprimés en 3D

Introduction

L'objectif de cette étude est de comparer le comportement à l'usure de différents matériaux pour des restaurations provisoires. Pour cela, 3 résines pour l'impression 3D et un bloc PMMA pour l'usinage CAD/CAM sont comparés entre eux. Une résine composite pour les restaurations directes servira de groupe contrôle. L'usure sera faite avec un simulateur de mastication in vitro de type ACTA.

Cette étude est intéressante car l'impression 3D devient de plus en plus accessible et l'offre que ce soit en termes de machines ou de résines biocompatibles disponibles pour le milieu dentaire est en pleine expansion actuellement.

Matériel et Méthodes

Huit échantillons cylindriques pour chaque matériau testé ont été fabriqués. Les trois résines pour l'impression 3D sont 3Delta temp, NextDent C&B, Detax Freeprint et l'imprimante utilisée est une Rapidshape D20II Tous les échantillons ont été imprimés avec les configurations recommandées par les fabricants de résine que ce soit pour les paramètres de l'impression que pour le post-traitement (rinçage et post-polymérisation). Le bloc PMMA usiné est le TelioCAD d'Ivoclar et le groupe contrôle est fabriqué avec du Tetric EvoCeram d'Ivoclar polymérisé 20s avec une lampe Elipar Freelight 2 de 3M.

Pour le protocole de l'usure à 3 corps, une machine de type ACTA est utilisée. La surface des échantillons est polie et mise en contact dans une solution aqueuse de graines de millet broyées, une roue métallique qui joue le rôle d'antagoniste exerce une force de 15N sur les échantillons. 200 000 cycles sont répétés et les graines de millet qui joue le rôle de bol alimentaire sont changées tous les 50 000 cycles. La surface des échantillons est scannée au laser tous les 50 000 cycles pour suivre l'évolution de l'usure du matériau. Pour l'analyse qualitative, chaque échantillon est ensuite observé au microscope électronique à balayage.

Résultats

Au bout de 200 000 cycles, le composite conventionnel Tetric EvoCeram est celui qui a le mieux résisté avec une usure de 50 ± 15 μm et la résine Detax Freeprint est celle qui a le moins résisté avec une usure de 257 ± 24 μm. Plus globalement deux groupes significativement distincts sont observés. Le Tetric EvoCeram et le 3Delta temp sont les plus résistants avec une perte de matière moyenne par cycle de 0,24 nm et 0,3 nm respectivement. Le Telio CAD, Nextdent C&B et le Freeprint temp ont quant à eux une usure de 1,2 nm, 1,3 nm, 1,3 nm par cycle respectivement.

L'observation des échantillons usés révèle que la résine 3Delta temp a une plus grande proportion de charges inorganiques que les autres résines pour l'impression 3D mais moins que la proportion de charges dans le Tetric EvoCeram.

Discussion

La teneur en charge influence le comportement à l'usure des résines imprimées en 3D de la même façon pour les résines composites traditionnelles. La plupart des résines pour impression 3D prévues pour la fabrication de provisoires ont une faible teneur en charges inorganiques, ce qui induit le caractère temporaire de ces restaurations. Cependant les valeurs d'usure de ces résines pour l'impression 3D sont pour les plus mauvaises équivalentes au Telio CAD ce qui permet de dire qu'elles sont cliniquement acceptables.

Les résines pour impression 3D sont performantes si on respecte bien les paramètres d'expositions des fabricants pour un modèle d'imprimante 3D donné. Leurs compositions sont souvent cachées par le secret industriel mais elles sont de la famille des oligomères méthacrylates et contiennent même parfois du BisGMA. La difficulté de ces résines est la teneur en charges. En effet, plus leur taux augmente, plus il est difficile qu'elles se dispersent de façon homogène dans la résine. La présence de charges affecte aussi la polymérisation de ces résines car elles bloquent ou diffractent l'énergie lumineuse nécessaire à la photopolymérisation. Néanmoins, de nouvelles familles de résines pour l'impression 3D apparaissent, celles-ci sont certifiées pour faire des restaurations définitives et donc ont plus de charges inorganiques. Ces dernières peuvent donc à priori être de bonnes candidates dans un premier temps pour la fabrication de provisoires.