Matériaux intelligents pour la thérapie par aligneurs

Avec des aligneurs en polymères à mémoire de forme, il est possible de réduire le nombre d'appareils orthodontiques au cours d'une thérapie. © Fraunhofer IAP / Les aligneurs fabriqués à partir de polymères à mémoire de forme peuvent réduire le nombre de gouttières orthodontiques dans le cadre d'un traitement. © Fraunhofer IAP

Cliniquement efficace, ajusté, discret et confortable – les exigences pour les aligneurs dans le traitement des malpositions dentaires sont élevées. Il en va de même pour le matériau des appareils de correction. Une équipe de l'Institut Fraunhofer pour la Recherche sur les Polymères Appliqués IAP, situé au Potsdam Science Park, a développé en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire de Düsseldorf un matériau hautement fonctionnel, permettant de nouvelles approches thérapeutiques et de réduire les coûts. Les chercheurs ont misé sur des polymères aux propriétés de mémoire de forme.

Ce matériau innovant associe des mouvements dentaires efficaces à une utilisation plus efficiente des ressources. « Les aligneurs en polymères à mémoire de forme permettent de contrôler la force exercée sur les dents et ainsi de rendre la thérapie plus adaptée au patient », explique le Dr Thorsten Pretsch, responsable du département de Synthèse et de Technologie des Polymères à l'IAP, le concept. « Notre aligneur permet de réaliser plusieurs étapes de correction dentaire », insiste Pretsch. Les avantages : réduire le nombre d'aligneurs orthodontiques au cours d’un traitement, éviter un gaspillage excessif de matériau et diminuer les coûts de traitement.

Effet mémoire pour la correction dentaire

Les polymères à mémoire de forme font partie des matériaux intelligents. On peut fabriquer à partir de ces plastiques des objets qui changent leur forme selon une manière précisément définie à l’avance. Une stimulation extérieure, comme la chaleur, déclenche l’effet mémoire de forme. L’appareil modifie lentement sa forme, permettant ainsi de déplacer les dents mal positionnées vers la position souhaitée.

Matériau d’aligneur à double effet

Le responsable du projet à l'IAP, M. Sc. Dennis Schönfeld, a synthétisé un polyuréthane thermoplastique (TPU) pour une utilisation dans la thérapie par aligneur, qui réagit à la fois à la chaleur et à l’eau à température corporelle. Selon la température ou la quantité d’eau absorbée par le matériau, la modification de la forme de l’aligneur peut être décomposée en plusieurs étapes. Les résultats d’une série de tests avec des modèles de couronnes dentaires confirment la fonctionnalité du TPU nouvellement développé : lors du traitement thermique, l’équipe a réussi à déplacer une incisive d’un maximum de 3,5 millimètres. De plus, il a été possible, dans de l’eau à température corporelle, de modifier progressivement la forme de l’appareil dans un délai prédéfini. À l’avenir, le phénomène de mémoire de forme pourrait être déclenché à l’intérieur de la cavité buccale à l’aide de la salive, permettant plusieurs étapes de correction avec un seul appareil. La sélection judicieuse de l’épaisseur du matériau ainsi que le chauffage progressif de l’aligneur permettent également de contrôler la force exercée sur les dents. « Ces particularités offrent une série d’avantages uniques pour les applications orthodontiques – allant de petites adaptations de forme par chauffage contrôlé à la réduction du nombre d’étapes de traitement », souligne Pretsch.

Rendre la thérapie par aligneur durable

Actuellement, les aligneurs sont fabriqués à partir de matériaux qui génèrent des forces de pression anormalement fortes. Pour corriger une malposition dentaire sans endommager les tissus environnants, plusieurs petits étapes de traitement sont nécessaires. Pour chaque étape thérapeutique, une gouttière amovible et transparente est fabriquée. Des études recommandent de limiter le déplacement dentaire à un maximum de 0,2 millimètre par aligneur. Les gouttières fabriquées sur mesure entraînent des coûts de traitement élevés. En fonction du degré de malposition, en moyenne trente à soixante aligneurs sont nécessaires pour déplacer les dents sur plusieurs mois. La capacité du polymère récemment développé à modifier sa forme en petites étapes contrôlées offre le potentiel de réduire le nombre d’étapes nécessaires lors d’un traitement orthodontique par rapport aux matériaux d’aligneur traditionnels.

Technologie d’avenir pour la thérapie dentaire

Jusqu’à présent, le matériau d’aligneur développé par les chercheurs de l’IAP a été testé sur des modèles de couronnes dentaires. La poursuite du développement du matériau pour une utilisation clinique est au cœur des travaux. La Polyclinique d’Orthopédie Dentaire de l’Université de Düsseldorf réalise des analyses biomécaniques détaillées en tant que base. « Nos études indiquent que le nouveau matériau présente une efficacité nettement supérieure, ce qui constitue un avantage considérable pour le traitement orthodontique », rapporte le Professeur Drescher de l’Université de Düsseldorf. L’équipe est confiante quant à la possibilité de transposer cette technologie innovante à des applications in vivo.

Soutien

Le projet « Polymères à mémoire de forme pour l’orthopédie dentaire » 20400 BG de la FGW, la Gemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e. V., a été financé par le biais de l’AiF, la Gemeinschaft industrielle de recherche, « Otto von Guericke » e.V., dans le cadre du programme de soutien à la recherche industrielle collective (IGF) par le ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du Climat, suite à une résolution du Bundestag allemand.

Les résultats du projet ont été publiés dans la revue « Materials », dans le numéro spécial « Materials and Techniques in Dentistry, Oral Surgery and Orthodontics ».