Matrices expérimentales à usage odontologique : formulation, élaboration, caractérisation et leurs influences sur les contraintes de contraction, Experimental matrices used for dentistry : formulation, elboration, characterization and influence on shrinkage stresses

Christophe Charton

Description

Sous la direction de Fernand Pla, Pierre Colon
Thèse soutenue le 15 mai 2009: INPL
Les résines composites à base de polymères diméthacrylates sont des biomatériaux fréquemment employés en dentisterie où la matrice est synthétisée in vivo par photopolymérisation en chaîne radicalaire. En Odontologie Conservatrice, la contraction volumique dont cette matrice est le siège au cours de sa synthèse est un inconvénient majeur. Elle est, en effet, à l’origine de contraintes physiques souvent néfastes et mal contrôlées dès lors que le matériau, collé aux murs cavitaires, est élaboré en milieu confiné. Aucune étude n'a permis à ce jour d’analyser de manière approfondie ce phénomène de contraintes de contraction au regard des conditions opératoires de la synthèse de la matrice. Le but de ce travail est donc d'isoler la problématique des contraintes internes en orientant exclusivement l’étude vers l'analyse de la matrice. En élaborant des prototypes à base de Bis-GMA et d’UEDMA et après caractérisation de certaines propriétés physico-chimiques, rhéologiques et thermodynamiques des mélanges de ces comonomères et des copolymères résultants, ce travail a permis de contribuer à une meilleure compréhension de la phénoménologie de la relaxation viscoélastique qui gouverne la dissipation des contraintes de contraction
-Matrice diméthacrylate
-Réticulation
-Contraintes de contraction
-Mobilité moléculaire
-Relaxation viscoélastique
Composite materials containing polymers are biomaterials frequently employed in dentistry where the matrix is synthesized in vivo by photocured radical chain. In Operative Dentistry, the resulting shrinkage strain produced during the synthesis of this matrix is a major disadvantage. It is, indeed, at the origin of often harmful and badly controlled physical stresses since the material, stuck to the cavity walls, is elaborated in confined surroundings. No study to date allowed analyzing thoroughly this phenomenon of contraction taking into consideration the operating conditions of the synthesis of the matrix. The goal of this work is thus to exclusively isolate the set of problems of the internal stresses by directing the study towards the matrix analysis. By elaborating prototypes based on Bis-GMA and UEDMA and after characterization of certain physicochemical, rheological and thermodynamic properties of mixtures of these comonomers and of the resulting copolymers, this work made it possible to contribute to a better understanding of the phenomenology of the viscoelastic relaxation which governs the dissipation of the shrinkage stress
-Diméthacrylate matrix
-Viscoelastic relaxation
-Molecular mobility
-Shrinkage stress
-Cross-linking
Source: http://www.theses.fr/2009INPL023N/document

Sujets

• Réticulation

Informations

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Extrait

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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE


Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique


__________________________


Mémoire de Thèse

en vue de l'obtention du titre de

DOCTEUR DE

L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE


Spécialité : Génie des Procédés et des Produits

par

Christophe CHARTON


__________________________



MATRICES EXPERIMENTALES A USAGE
ODONTOLOGIQUE : FORMULATION,
ELABORATION, CARACTERISATION ET
INFLUENCES SUR LES CONTRAINTES DE
CONTRACTION


thèse soutenue publiquement le vendredi 15 mai 2009 devant le jury :


Président : O. LABOUX Professeur des Universités (Nantes)

Rapporteurs : M. DEGRANGE Professeur des Universités (Paris 5)
N. SINTES-ZYDOWICZ Maître de Conférences-HDR (IMP-LMMP, Lyon 1)

Examinateurs : P. COLON Professeur des Universités (Paris 7)
P. MARCHAL Ingénieur CNRS-HDR (ENSIC, Nancy)
F. PLA Professeur Emérite des Universités (INPL, Nancy)

Invité : M. DIRAND Professeur des Universités (ENSIC, Nancy)







Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
UPR 6811 : INPL - CNRS (Directeur : M. SARDIN)
ENSIC de Nancy
REMERCIEMENTS


Ce travail de thèse a été effectué au sein du Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
(LSGC) dans le groupe de recherche Génie de la Réaction Chimique. Je remercie Monsieur Michel
SARDIN, Directeur du Laboratoire, d’avoir accueilli en son sein un étudiant en sciences
odontologique, passionné par la physico-chimie des biomatériaux dentaires.

Je remercie les Professeurs Fernand PLA et Pierre COLON, mes directeurs de thèse, pour leur
aide scientifique, les discussions constructives et leur soutien durant ces six années de travail.

Je remercie Monsieur Fernand PLA qui m’a accueilli au sein de l’équipe Génie des Procédés de
Polymérisation pour sa disponibilité, ses conseils avisés, son aide et les méthodes de travail qu’il
m’a enseigné. Et surtout merci pour la confiance qu’il m’a immédiatement accordé, tandis que
j’étais issue d’une filière atypique dans le milieu de la recherche au sein de l’INPL.

Merci à Monsieur Pierre COLON. Durant toutes ces années de collaboration, j’ai pu apprécier
ses qualités d’enseignant, de clinicien et de chercheur. J’ai surtout pu mesurer ma chance de
travailler avec quelqu’un dont le respect de l’autre fait de sa vie une ligne de conduite. Sa façon
humaine de me diriger – développant les points forts, gommant les points faibles - a toujours rendu
les choses plus faciles et plus gratifiantes, tout en donnant sans cesse l’envie d’avancer. Merci aussi
pour son engagement et son énergie à m’avoir fait gravir les premiers échelons dans la carrière
Hospitalo-universitaire.

Je tiens à remercier le Professeur Michel DEGRANGE d’avoir eu la gentillesse de me
recommander auprès du Professeur COLON au moment où, au sortir de mon DEA, je souhaitais
infléchir mon parcours dans le domaine de la recherche pour m’orienter vers la chimie des
polymères. Le Professeur DEGRANGE constitue la référence dans le domaine des biomatériaux en
odontologie : je le remercie chaleureusement de m’avoir fait l’honneur de juger ce travail en tant
que rapporteur.

Mes remerciements également à Mme SINTES du Laboratoire des Matériaux Polymères et des
Biomatériaux de Lyon pour avoir accepter de juger ce travail en tant que rapporteurs. Je remercie
Messieurs Michel DIRAND, Olivier LABOUX et Philippe MARCHAL pour avoir examiné ce
mémoire et participé au jury de cette thèse.

Cette thèse n’aurait pas pu obtenir sans les personnes qui œuvrent dans les différents services du
LSGC. Je pense notamment à toute l’équipe de l’atelier, toujours disponible pour les modifications
du montage sur la machine d’essais mécaniques : René LORRAIN et Pascal BEAURAIN,
N’oublions pas le personnel de la bibliothèque, de l’antenne informatique et de l’administration.
Merci aux permanents du GP2, Jean SIOTTE pour tous les petits services rendus, Sandrine HOPPE
et Cornélius SCHRAUWEN pour leur aide et leur bonne humeur durant ces quelques années. Une
pensée également pour Henri LENDA, technicien, spécialiste en IRTF au LCPM.

La liste de ces remerciements ne serait pas complète sans accorder une attention particulière aux
thésards qui m’ont initié à la compréhension des protocoles de mise en œuvre du DMTA et de la
DSC : Barbara, Thierry et Rabih.

Et enfin, je veux exprimer toutes mon amitié au « maître » de la rhéologie, le Docteur Philippe
MARCHAL, sans qui ce travail n’aurait jamais pu aboutir et qui avait l’étrange faculté de me rentre
toujours plus « intelligent » au sortir de chacune de nos séances de travail. Je ne sais comment le
remercier de sa disponibilité, sa patience et sa gentillesse. Résumé & Abstract

RESUME


Les résines composites à base de polymères diméthacrylates sont des biomatériaux
fréquemment employés en dentisterie où la matrice est synthétisée in vivo par
photopolymérisation en chaîne radicalaire. En Odontologie Conservatrice, la contraction
volumique dont cette matrice est le siège au cours de sa synthèse est un inconvénient majeur.
Elle est, en effet, à l’origine de contraintes physiques souvent néfastes et mal contrôlées dès
lors que le matériau, collé aux murs cavitaires, est élaboré en milieu confiné.
Aucune étude n'a permis à ce jour d’analyser de manière approfondie ce phénomène de
contraintes de contraction au regard des conditions opératoires de la synthèse de la matrice.
Le but de ce travail est donc d'isoler la problématique des contraintes internes en orientant
exclusivement l’étude vers l'analyse de la matrice. En élaborant des prototypes à base de Bis-
GMA et d’UEDMA et après caractérisation de certaines propriétés physico-chimiques,
rhéologiques et thermodynamiques des mélanges de ces comonomères et des copolymères
résultants, ce travail a permis de contribuer à une meilleure compréhension de la
phénoménologie de la relaxation viscoélastique qui gouverne la dissipation des contraintes de
contraction.

Mots clés : matrice diméthacrylate, réticulation, contraintes de contraction, mobilité
moléculaire, relaxation viscoélastique.



ABSTRACT

Composite materials containing polymers are biomaterials frequently employed in dentistry
where the matrix is synthesized in vivo by photocured radical chain. In Operative Dentistry, the
resulting shrinkage strain produced during the synthesis of this matrix is a major disadvantage. It is,
indeed, at the origin of often harmful and badly controlled physical stresses since the material, stuck
to the cavity walls, is elaborated in confined surroundings.
No study to date allowed analyzing thoroughly this phenomenon of contraction taking into
consideration the operating conditions of the synthesis of the matrix. The goal of this work is thus
to exclusively isolate the set of problems of the internal stresses by directing the study towards the
matrix analysis. By elaborating prototypes based on Bis-GMA and UEDMA and after
characterization of certain physicochemical, rheological