Apport des traitements de surface à l'adhésion d'une résine à une céramique à base de zircone (étude in vitro)

Objectifs

Cette étude teste l'hypothèse qu'un traitement de surface tribochimique (dépôt de silice sur la surface d'une céramique) augmente la force d'adhésion d'une résine adhésive à base de monomère MDP à une céramique alumineuse à base de zircone (In Ceram-Zirconia).

Méthodologie

Au total, 15 blocs de céramique In-Ceram-Zirconia Cerec InLab (Vita) ont été préparés selon les recommandations du fabricant. Les dimensions de ces blocs sont 5 mm × 5 mm × 4 mm. Les surfaces de collage ont été polies à l'aide d'un disque abrasif (machine à polir Labpol 8-12, Extec). Chaque bloc de céramique a été dupliqué en résine composite (Z-250, 3M/Espe) à partir d'une empreinte du bloc (Express, 3M/Espe).

Les surfaces de collage des blocs de céramique ont été traitées (5 blocs par traitement) comme suit :

• conditionnement 1 (contrôle) : air abrasion (Micro Etcher) avec des particules d'oxyde d'alumine Al₂O₃ de 110 μm (procédures de sablage habituelles : a = perpendiculaire à la surface ; b = distance 10 mm ; c = 20 secondes ; d = pression 2,8 bars) ;

• conditionnement 2 (système Rocatec, 3M/Espe), dépôt de silice par réaction tribo-chimique :

1. air abrasion avec des particules Al₂O₃ de 110 μm (procédures de sablage a, b, c, d, comme précédemment) ;

2. dépôt de silice par sablage avec des particules Al₂O₃ (110 μm) modifiées avec de la silice (Rocatec-Plus powder, 3M/Espe) utilisant les mêmes procédures a, b, c, d ;

3. dépôt d'un silane (agent de couplage) (Rocatec-Sil, 3M/Espe) pendant 5 minutes ;

• conditionnement 3 (système CoJet, 3M/Espe), dépôt de silice par réaction tribo-chimique :

1. traitement de surface comme dans le conditionnement 1 ;

2. air abrasion avec des particules Al₂O₃ (30 μm) modifiées avec de l'acide salicylique (procédures a, b, c, d) ;

3. application du silane (Espe-Sil, 3M/Espe).

Chaque bloc de céramique a été collé à son homologue en composite à l'aide de la colle Panavia F (Kuraray), manipulée selon les recommandations du fabricant. L'ensemble a été placé dans une presse (750g/10min). Les excès de colle ont été retirés et chaque limite a été photopolymérisée (40 s, 500 mW/cm², distance 0) et recouverte d'Oxyguard (Kura-ray). Après rinçage, les blocs assemblés ont été plongés dans de l'eau distillée à 37 °C pendant 7 jours. À partir de ces cubes, des barreaux de 10 mm de long avec une surface d'environ 1,0 ± 0,1 mm² ont été créés à l'aide d'un disque en diamant. Un total de 45 barreaux a ainsi été créé pour chaque groupe.

Puis chaque barreau a subi un test en traction (microtensile test) afin de déterminer la force d'adhésion. Lors de la rupture, les barreaux ont été examinés au microscope (grossissement 50x) pour évaluer le type de fracture (adhésive, cohésive ou mixte).

Résultats

Les analyses statistiques ont montré que les forces moyennes d'adhésion pour le groupe 2 (23,0 ± 6,7 MPa) et pour le groupe 3 (26,8 ± 7,4 MPa) étaient en termes statistiques significativement supérieures à celle du groupe 1 (15,1 ± 5,3 MPa). Il y a une augmentation significative de la force d'adhésion quand la céramique a été soumise au traitement tribochimique (groupes 2 et 3).

Quels que soient les groupes étudiés, tous les échantillons testés (100 %) ont présenté des fractures mixtes (rupture entre la céramique et la colle, et rupture cohésive au sein de la colle). Aucune fracture entre le composite et la colle n'a été trouvée.

Discussion

L'acide fluorhydrique agit sur les céramiques feldspathiques par dissolution de la matrice vitreuse, composée de silice. Le silane a une fonction de « pont » entre la silice de la céramique feldspathique et la phase vitreuse de la résine de collage (via des ponts siloxane).

De plus, le silane augmente la capacité du ciment à s'étaler sur la surface et à pénétrer les microrétentions, créées par le mordançage. La résistance au mordançage par l'acide fluor-hydrique des céramiques alumineuses est bien connue vu l'impossibilité de dégrader une surface de céramique très compacte avec un fort taux d'alumine (la céramique In-Ceram Alumina - Vita - contient environ 80 % en masse d'alumine et moins de 5 % de silice, la céramique Procera All-ceram contient 99,9 % en masse d'alumine). Cela a pour conséquence une limitation des capacités d'interaction entre la résine de collage et la céramique, même avec un sablage avec des particules d'oxyde d'alumine Al₂O₃.

Cette étude a montré, invitro, que les groupes traités avec les systèmes Rocatec et CoJet (dépôt de silice +silanisation) combinés à une résine adhésive à base de monomère MDP présentent une force d'adhésion supérieure à celle observée pour les échantillons n'ayant subi qu'un sablage avec des particules d'Al₂O₃. L'amélioration de la force d'adhésion grâce aux systèmes Rocatec et CoJet proviendrait du dépôt de silice à la surface de la céramique alumineuse, favorisant l'interaction avec le silane comme pour les céramiques feldspathiques. La céramique alumineuse utilisée dans cette étude contient du zircone (alumine 67 %, zircone 13 %), mais surtout une phase vitreuse (20 %) qui, selon les auteurs, faciliterait le dépôt de silane. En revanche, la céramique Procera All-ceram (Nobel Biocare) ne contient aucune phase vitreuse (99,9 % d'alumine). Selon une autre étude réalisée par les auteurs dans les mêmes conditions, la céramique Procera présente une force d'adhésion plus faible à la résine de collage (Al₂O₃ 12,7 MPa ; Rocatec 17,1 MPa ; CoJet 18,5 MPa).

D'autres études seront nécessaires pour valider, in vivo, les apports de ces traitements de surface au collage des céramiques alumineuses et leur intérêt.