Effect of non-thermal plasma treatment on the bonding property of Bio-HPP post and core materials

Lorsqu'une dent est endommagée profondément à l'intérieur, ne laissant pas assez de structure naturelle pour supporter une couronne, les dentistes insèrent souvent un pivot dans la racine pour servir d'ancrage. Pendant des décennies, les pivots métalliques ont été la norme, mais ils sont rigides et peuvent parfois fendre la dent car ils ne se courbent pas comme l'os naturel. Une alternative plus récente, faite d'un polymère haute performance renforcé par de minuscules particules de céramique, offre une solution plus flexible qui imite le mouvement naturel de la dent. Cependant, ce matériau est chimiquement inerte et lisse, ce qui le rend notoirement difficile à coller solidement à la dent. Si la liaison échoue, toute la restauration peut se desserrer ou tomber. Le défi consiste donc à trouver un moyen de faire adhérer fermement ce matériau moderne et glissant sans l'endommager ni utiliser des produits chimiques agressifs qui pourraient nuire au patient.

Les chercheurs ont entrepris de résoudre ce problème en testant une technique appelée traitement par plasma non thermique. Imaginez un faisceau d'énergie invisible capable de nettoyer et de modifier chimiquement une surface sans générer de chaleur. En bombardant la surface des pivots en polymère avec différents types de gaz dans cet état d'énergie, l'équipe espérait créer une surface sur laquelle le ciment de résine pourrait s'agripper fermement. Ils ont testé trois gaz spécifiques : l'air ordinaire, l'oxygène pur et l'azote. L'objectif était de voir si ce processus pouvait transformer la surface lisse et non adhérente du pivot en quelque chose auquel la colle pourrait adhérer, et de déterminer quel gaz fonctionnait le mieux.

Pour trouver la réponse, l'équipe a pris quarante dents humaines qui avaient été extraites pour d'autres raisons et les a préparées pour recevoir ces pivots. Ils ont utilisé un ordinateur pour concevoir et usiner quarante pivots personnalisés à partir de blocs du matériau polymère, garantissant que chacun s'insère parfaitement dans l'espace préparé. Ces pivots ont ensuite été divisés en quatre groupes. Un groupe n'a reçu aucun traitement, servant de base de référence. Les trois autres groupes ont été traités avec l'un des trois gaz à l'aide du dispositif plasma. Après avoir traité les surfaces, les chercheurs ont cimenté les pivots dans les dents à l'aide d'une colle dentaire standard et ont attendu une semaine pour que tout se fixe. Ils ont ensuite découpé les dents en sections fines pour tester la difficulté de pousser les pivots vers l'extérieur, mesurant la force requise pour rompre la liaison à différentes profondeurs dans la racine.

Les résultats ont été clairs et décisifs. Les pivots non traités tenaient avec une force moyenne d'environ 8,00 mégapascals, une mesure de pression. Chaque groupe ayant reçu un traitement plasma tenait nettement mieux. Les pivots traités à l'air ou à l'oxygène nécessitaient environ 13,35 et 13,42 mégapascals respectivement pour être délogés. Cependant, les pivots traités avec de l'azote ont été les plus performants de tous, nécessitant une force moyenne de 18,19 mégapascals pour rompre la liaison. Cela signifie que le traitement à l'azote a rendu les pivots presque deux fois plus résistants que les non traités. Les chercheurs ont également constaté que l'emplacement du pivot importait ; la liaison était la plus forte près du sommet de la dent et devenait plus faible à mesure que le pivot s'enfonçait vers la pointe de la racine, quel que soit le traitement utilisé.

En examinant de près la surface des matériaux sous des microscopes puissants, les chercheurs ont découvert pourquoi le traitement fonctionnait si bien. Les pivots non traités présentaient une surface relativement lisse avec quelques rayures dues au polissage. Les pivots traités par plasma, en revanche, montraient de minuscules cavités et une surface plus propre, indiquant que l'énergie avait creusé des couches microscopiques. L'analyse chimique a montré que le traitement avait modifié la composition de la surface, ajoutant des atomes d'oxygène et d'azote tout en supprimant une partie du carbone. Ce changement chimique a créé de nouveaux groupes polaires à la surface qui pouvaient interagir plus fortement avec la colle de résine. Bien que tous les gaz aient amélioré la surface, le traitement à l'azote a créé un type spécifique de groupe chimique qui semblait former une connexion particulièrement robuste avec le ciment de résine, expliquant pourquoi il a surpassé les autres.

L'étude a également examiné comment les matériaux échouaient lorsqu'ils étaient écartés. Dans le groupe non traité, la colle glissait simplement du pivot, indiquant une liaison faible entre les deux. Dans les groupes traités, la rupture se produisait généralement entre la colle et la dent elle-même, plutôt qu'entre la colle et le pivot. Ce changement est un signe crucial de succès ; cela signifie que la liaison entre le pivot et la colle est devenue si forte que le point le plus faible de l'ensemble du système s'est déplacé vers la structure dentaire, et non vers l'interface du matériau. Cela suggère que le traitement par plasma a réussi à résoudre le problème d'adhérence du polymère, en faisant une option beaucoup plus viable pour la restauration dentaire.

Bien que l'étude ait été menée dans un cadre de laboratoire contrôlé et n'ait pas testé la façon dont ces liaisons résisteraient au fil des années de mastication ou aux changements de température, les conclusions offrent une voie prometteuse. La recherche démontre que le plasma non thermique, en particulier avec de l'azote, peut préparer efficacement ces pivots polymères avancés pour la liaison. En transformant un matériau difficile à coller en un matériau qui tient bon, cette technique pourrait aider les dentistes à utiliser ces pivots flexibles et respectueux de la dent avec plus de confiance, réduisant potentiellement le risque de fractures radiculaires et améliorant la longévité des réparations dentaires.