Matériaux de zirconium utilisés en dentisterie

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La zircone est le cristal de dioxyde de zirconium. Une stabilité moléculaire élevée est obtenue en mélangeant ZrO2 avec différents oxydes métalliques (MgO, CaO, Y2O3) Bien qu’il soit plus difficile à fritter, ZrO2 stabilisé avec Y2O3 offre de meilleures propriétés mécaniques que d’autres combinaisons. Le zirconium stabilisé à l’yttrium, à savoir les polycristaux de zirconium tétragonal (TZP), est la combinaison la plus utilisée. Contrairement aux céramiques dentaires conventionnelles, les céramiques de zircone polycristalline ne contiennent pas de verre. Cependant, les céramiques d’alumine infiltrées de verre dans le système In-Ceram sont une exception. Ils sont préparés sous forme de lingots entièrement placés sous pression isostatique à chaud pour éviter les microfissures pouvant survenir lors d’une utilisation clinique à long terme du zirconium. Cependant, dans certains systèmes CAD/CAM, les lingots appelés corps crus et préparés avec une pression isostatique à froid sont soumis à un processus de fraisage puis frittés sous chaleur et pression pour former à nouveau une structure dure et durable. Différents types de céramiques de zirconium pour applications dentaires : a) 3Y-TZP : Le zirconium est stabilisé à température ambiante avec 3 % en moles d’ytria (Y2O3). Après l’unité CAM 3Y-TZP, qui est généralement utilisée pour le fraisage, il est soumis à un processus de frittage final variant entre 1350°C et 1550°C selon les recommandations des fabricants.

b) Zircone infiltrée de verre renforcée d’alumine (ZTA) :

Il est obtenu grâce à son utilisation en combinaison avec une matrice d’alumine. Il contient une structure plus poreuse que le 3Y-TZP fini fritté, ce qui explique pourquoi In-Ceram Zirconia offre des propriétés mécaniques inférieures à celles du 3Y-TZP.

c) Mg-PSZ :

Les céramiques de zirconium (Mg-PSZ) stabilisées avec du magnésium sont sujettes à l’usure en raison des grands rapports de particules et ne peuvent pas présenter de propriétés mécaniques élevées en raison de leur structure poreuse. Des blocs entièrement frittés de céramique Mg-PSZ sont utilisés dans l’unité CAM. Denzir-M est un exemple de ce type de céramique.

Cristaux d’oxyde de zirconium (ZrO2) :

Il peut être organisé de 3 manières différentes : monoclinique, cubique et tétragonale. Il existe une phase monoclinique de la température ambiante à 1170 °C, une phase tétragonale entre 1170 °C et 2370 °C et une phase cubique de 2370 °C au point d’ébullition. Avec le refroidissement, il y a une augmentation de volume de 4,5% lors de la transition de la phase tétragonale à la phase monoclinique, entraînant une défaillance catastrophique. Ce changement est réversible et commence au refroidissement en dessous de 950°C. Cependant, il est possible d’obtenir la phase tétragonale à température ambiante en ajoutant divers oxydes (MgO, CaO, CeO2, Y2O3) à la structure du zirconium. L’ajout de ces éléments mineurs permet d’obtenir des phases stabilisées à température ambiante. Il est possible d’obtenir une phase cubique totalement stabilisée (zirconium cubique) en ajoutant 8 ou 12% de composant. Le zirconium partiellement stabilisé est obtenu en ajoutant de plus petites quantités (3-5%).

Les céramiques de zirconium utilisées en dentisterie se caractérisent par leurs propriétés de haute résistance résultant de l’effet de transformation de phase. Sous pression, les particules de zirconium passent de la phase tétragonale à la phase monoclinique.

S’il est possible d’obtenir du zirconium tétragonal à température ambiante, il passe en phase monoclinique sous pression et on observe une augmentation de 3% du volume des zones de pression. Au cours de ce changement dimensionnel, l’énergie est absorbée par la ligne de fissure. L’énergie de la fissure assure la transition de la phase tétragonale à la phase monoclinique. Il empêche la ligne de fissure d’avancer à l’intérieur de la structure. De plus, le changement de volume arrête également la progression de la ligne de fissure en exerçant une pression sur la ligne de fissure.

L’infrastructure en zirconium résiste aux angles vifs dus à la préparation des dents, aux dommages dus aux abrasions causées par la non-conformité interne, aux pressions causées par la mastication et aux changements thermiques dans la bouche. La rigidité de transformation confère au zirconium une résistance à la flexion et une rigidité élevées. Une autre bonne caractéristique est qu’il est biocompatible. Les céramiques de zirconium partiellement stabilisées ont les meilleures propriétés mécaniques parmi les matériaux dentaires, elles peuvent donc être utilisées dans la restauration des dents du groupe postérieur sous haute pression. Grâce à ses propriétés mécaniques supérieures, il a été possible de réduire l’épaisseur des sous-structures. Il a permis l’utilisation de restaurations tout-céramique dans les zones où la résistance mécanique et l’esthétique sont recherchées. En raison de sa résistance élevée à la fracture et de sa dureté, le zirconium devient un matériau de restauration céramique général qui peut être utilisé n’importe où dans la bouche.

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