The role of bioactive glass technology in preventive dentistry

Le rôle de la technologie du verre bioactif en dentisterie préventive

Famille de dentifrices BioMin

1er mars 2022 - Richard Whatley, PDG BioMin Technologies Ltd

Les principes fondamentaux de la dentisterie préventive sont la préservation de la structure dentaire et la réparation des  lésions pour minimiser le risque de progression de la maladie bucco-dentaire. La gestion de l'équilibre dynamique de déminéralisation/reminéralisation de l'émail dentaire est la clé de ce processus.

L'effet de l'attaque acide sur les tissus dentaires, qu'elle soit causée par la conversion bactérienne des sucres dans le cas des caries, ou par la dissolution directe causée par le reflux des acides gastriques ou la consommation d'aliments et de boissons acides, doit être atténué par la protection du surfaces dentaires, la neutralisation des fluides oraux et le remplacement du minéral dentaire perdu. C'est à ces fins que la technologie du verre bioactif peut offrir d'énormes avantages à la dentisterie préventive. Les soins bucco-dentaires et les matériaux dentaires incorporant la technologie du verre bioactif sont destinés à avoir un avenir à long terme dans les soins bucco-dentaires 1 .

Technologie de verre bioactif

Les verres bioactifs sont dérivés de la famille des matériaux de phosphosilicate de calcium capables de dégrader les fluides corporels tels que la salive et le sang. Ils peuvent servir de véhicule pour délivrer des ions bénéfiques pour la cicatrisation et la reminéralisation. Les lunettes bioactives ont été développées pour la première fois par le professeur Hench 2 et ses collègues de l'Université de Floride en 1969 pour l'augmentation osseuse en chirurgie orthopédique. Leur utilisation dans les soins bucco-dentaires n'est apparue que vers le millénaire avec l'introduction de Novamin, qui est l'ingrédient actif de Sensodyne Repair and Protect de GSK ; continuer à utiliser la même formulation de verre spécifiquement développée par le professeur Hench pour l'augmentation osseuse.

En examinant les propriétés des matériaux en verre bioactif au début des années 2000, le professeur Robert Hill de l'Université Queen Mary, à Londres, au Royaume-Uni, a réalisé que ce verre bioactif original pouvait être optimisé spécifiquement pour les applications de santé bucco-dentaire en :

  • y compris le fluorure 3,4 dans la structure du verre pour fournir une libération contrôlée à plus long terme
  • augmentant considérablement la teneur en phosphate 5
  • réduire la taille des particules.

Au cours de la décennie suivante, le professeur Hill et ses collègues ont développé des compositions de verre bioactif au phospho-silicate de calcium fluoré 6,7 (verre bioactif au fluorure, communément appelé FBAG), qui figurent dans le dentifrice BioMin F, et ont ensuite exploré leur formulation dans les matériaux dentaires tels que les composites reminéralisants, les vernis et les ciments qui sont actuellement en développement avant commercialisation. 8,9,10

Application de dentifrice

Le mode d'action du FBAG commence lorsqu'il entre en contact avec l'eau. L'ion hydrogène de l'eau va échanger avec l'ion calcium du verre bioactif et augmenter le pH, ayant ainsi un effet neutralisant. Le chimiste du verre est capable de concevoir la structure du verre de silicate pour contrôler la vitesse de cette dissolution. Dans des conditions acides, où la concentration en ions hydrogène est augmentée, cette réaction se déroulera plus rapidement. Cette dissolution entraîne la libération contrôlée d'ions calcium, phosphate et fluorure qui se combinent pour former de la fluorapatite puis se cristallisent à la surface de la dent, en particulier au niveau des sites de nucléation tels que ceux trouvés dans les tissus péri-tubulaires des tubules dentinaires ouverts.

Lorsqu'il est formulé dans des dentifrices, le FBAG est très efficace pour obstruer ces tubules et fournir une résistance accrue aux attaques acides ultérieures. Un système adhésif est inclus dans la formulation du dentifrice afin que les particules de verre bioactives se lient à la surface de la dent, de la même manière que les ciments verre ionomère, permettant à l'ingrédient actif de rester in situ pendant plusieurs heures après le brossage. Les avantages des FBAG dans les dentifrices ont été validés dans des études cliniques récentes 11-16 et également confirmés par de nombreux cliniciens dentaires qui ont prescrit BioMin F à leurs patients au cours des 5 dernières années. De la même manière, le dépôt de cristaux peut également se produire sur les lésions de l'émail à un stade précoce, comme indiqué dans des études scientifiques 10 et peut faciliter le processus de reminéralisation.

Au cours des 60 dernières années, le fluor est devenu le pilier de la santé publique dentaire, incorporé dans les dentifrices, vernis et autres traitements, voire ajouté à l'approvisionnement en eau dans de nombreuses régions. Ses effets positifs en termes de diminution des taux de caries chez les enfants, en particulier dans les quartiers défavorisés, ont été clairement démontrés 11 . L'avènement du traitement au fluorure a transformé les soins préventifs depuis son introduction à la fin des années 1940 17 .

Pourquoi le fluor est si efficace et son mode d'action reste un sujet de débat 18 . Cependant, l'une de ses principales fonctions est sans aucun doute l'accélération de la formation d'apatite, développant la fluorapatite plus stable et résistante aux acides sur les surfaces dentaires 19 . On pense également que les bactéries sont moins capables d'adhérer à la fluorapatite qu'à l'émail non traité au fluorure 13. Malheureusement, des inquiétudes ont été soulevées concernant la toxicité potentielle du fluorure, mais elles sont souvent faites sans tenir compte de la concentration relativement faible appliquée à l'aide d'une brosse à dents.

 Le débat sur la concentration de fluorure se poursuit, de nombreux cliniciens estimant que plus on en applique, plus l'effet préventif est important. Ce n'est pas nécessairement vrai comme l'indiquait dans les années 1990 le professeur Ten Cate 20 qui déclarait que « pour que les traitements soient efficaces plus longtemps que le brossage et la clairance salivaire, le fluorure doit être déposé et libéré lentement ». Cela a été étayé par les recherches de Mohammed NR 21 et al examinant l'effet de diverses concentrations d'ions fluorure sur l'émail déminéralisé par 19 F MAS-NMR. Cette recherche a montré qu'à et en dessous de 45 ppm [F - ] en solution, la formation d'apatite substituée par du fluor prédomine, et au-dessus de 45 ppm, le fluorure de calcium se forme dans des proportions croissantes. Des augmentations supplémentaires de la concentration de fluorure n'ont entraîné aucune réduction supplémentaire de la déminéralisation, mais ont augmenté la proportion de fluorure de calcium formé.

Il existe des références dans la littérature dentaire affirmant que le fluorure de calcium est un réservoir qui libère du fluorure libre 16 . Cependant, en raison de sa très grande insolubilité dans l'eau (0,015 g/L à 18 °C), qui n'augmente que légèrement dans des conditions acides, cette théorie semble très peu probable. Ainsi, l'effet reminéralisant du fluorure est optimisé à une concentration relativement faible. Le niveau précis n'a pas encore été déterminé avec précision, mais le professeur Hill pense qu'il se situe probablement entre 10 ppm et 45 ppm. Cela a également été démontré  par Farooq et al en comparant les effets de reminéralisation du dentifrice FBAG avec un dentifrice au fluorure de sodium standard de 1450 ppm. Ils ont montré que le dentifrice FBAG offrait une micro-dureté de surface accrue, une rugosité de surface réduite et un gain de volume plus important 22 .

Le fluorure de sodium est régulièrement inclus dans les dentifrices au fluor standard, bien qu'il existe d'autres sels de fluorure qui sont également souvent utilisés. Dans tous les cas, les sels fluorés sont solubles dans l'eau et donc la concentration en fluor va diminuer de manière exponentielle dans la bouche par dilution salivaire après brossage, et encore plus rapidement si le patient se rince la bouche immédiatement après.

La demi-vie de la concentration de fluorure dans la bouche à des niveaux salivaires normaux est de l'ordre de 5 minutes et donc la durée pendant laquelle la concentration de fluorure reste dans la plage optimale de 10 à 45 ppm sera relativement courte. En raison de la manière contrôlée et soutenue de la libération de fluorure du dentifrice FBAG au fil du temps, il est possible de fournir une protection de haut niveau en utilisant des niveaux de fluorure bien inférieurs à ceux des dentifrices standard au fluorure soluble. Ce nouveau matériau peut offrir une alternative viable pour la distribution plus efficace de fluorure que celle d'un dentifrice au fluorure soluble traditionnel.

Matériaux de restauration en résine

La plupart des experts s'accordent à dire que l'espérance de vie d'une restauration postérieure en résine composite se situe entre 5 et 7 ans. Cette durée relativement courte est due en grande partie au rétrécissement lors de la prise, entraînant des écarts marginaux qui entraînent des fuites et des caries secondaires 23 . Cette longévité est insuffisante si l'on veut s'éloigner de l'utilisation de l'amalgame qui dure au moins le double de cette durée. En incluant les FBAG dans les formulations de composites dentaires, en substituant un pourcentage élevé de leur teneur en verre inerte, les chercheurs ont montré qu'il était possible de produire une résine composite capable non seulement de remplir une cavité mais aussi de reminéraliser la zone autour des lésions carieuses dures après un minimum de retrait invasif 19 .

On pense que l'inclusion de verre bioactif dans les composites dentaires inhibe la décomposition bactérienne et favorise la reminéralisation 24 . Le professeur Kuzic de l'Oregon State University déclare : « Les bactéries de la bouche qui causent les caries ne semblent pas aimer ce type de verre et sont moins susceptibles de coloniser les obturations qui l'incorporent ». On pense également qu'ils réduisent la dégradation à médiation enzymatique et favorisent la reminéralisation de la dentine déminéralisée 25 .

L'inclusion de FBAG dans les matériaux composites dentaires crée une phase semblable à l'apatite dans l'espace marginal fournissant un joint marginal, empêchant l'attaque acide en augmentant le pH local et réduisant la probabilité de défaillance du composite. Par conséquent, les composites dentaires bioactifs peuvent améliorer la longévité et les résultats cliniques des restaurations en composite 18 . À l'avenir, il est également possible d'inclure des ions supplémentaires dans le FBAG tels que le zinc et le magnésium pour développer d'autres propriétés du matériau de restauration 22 .

L'avenir s'annonce prometteur pour l'application du FBAG dans une grande variété de matériaux dentaires et de soins bucco-dentaires. Son utilisation est susceptible de devenir un outil standard pour le clinicien dentaire afin de développer une approche plus préventive des soins aux patients et d'améliorer la qualité de vie. 

 

Références

  1. Goldstep F. Dentisterie d'intervention proactive : un modèle de soins bucco-dentaires tout au long de la vie. Compend Contin Educ Dent Suppl 2012;33(6):394–6, 8–402
  2. Hench LL. L'histoire du Bioglass. J Mater Sci – Mater Med 2006;17:967–78.
  3. Brauer DS, Karpukhina N., O'Donnell M., Law RV et Hill RG "Verres bioactifs contenant du fluorure : effet de la conception et de la structure du verre sur la dégradation, le pH et la formation d'apatite dans un fluide corporel simulé" Acta Biomaterialia 6 (2010) 3275-82
  4. Mneimne M ., Hill RG ., Bushby AJ . et Brauer DS . « Une teneur élevée en phosphate augmente considérablement la formation d'apatite de verres bioactifs contenant du fluor ». Acta Biomater. 7 (2011) 1827-34
  5. O'Donnell MD, Watts SJ, Hill RG et Law RV "L'effet de la teneur en phosphate sur la bioactivité des verres de phosphosilicate" J. Mater. Sci. Mater en méd. 20 (2009) 1611-8.
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  9. A.Al-eesa, N.Karpukhina, RGHill , A.Johal, Composite de verre bioactif FSLWong pour adhésifs orthodontiques - formation et caractérisation d'apatites à l'aide de MAS-NMR et SEM Dent.Mat.35 597-605 (2019)
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