Étude comparative de trois techniques d’hygiène sur l’état de surface d’une résine méthacrylique thermopolymérisée

Les résines méthacryliques sont les matériaux les plus répandus pour la confection des prothèses amovibles. Elles présentent de nombreux avantages mais également des inconvénients. L’un d’entre eux est leur structure poreuse à l’origine d’une colonisation microbienne qui engendre des altérations de la résine conduisant à des pathologies de la muqueuse buccale, comme la stomatite sous-prothétique. Le chirurgien-dentiste doit donc prodiguer au patient des conseils précis et adaptés sur l’entretien, le nettoyage et la désinfection de ses prothèses [¹-⁷]. Le brossage des prothèses amovibles avec du savon est une méthode d’hygiène souvent recommandée mais insuffisante, notamment pour les personnes âgées [³, ⁸-¹¹]. Il est donc nécessaire d’associer au brossage une immersion des prothèses dans une solution nettoyante et désinfectante. Plusieurs solutions chimiques sont disponibles. Les peroxydes alcalins [¹², ¹³], en comprimés effervescents⁽¹⁾, sont souvent retenus pour le nettoyage et la désinfection des prothèses amovibles ; cependant, il est possible de proposer une solution de chlorhexidine⁽²⁾ comme antiseptique destiné à l’hygiène des prothèses [¹⁰]. Comme l’état de surface de la résine influe sur la rétention prothétique [¹⁴, ¹⁵], l’objectif de cette étude est de comparer l’évolution de l’état de surface d’une résine méthacrylique thermopolymérisée utilisée pour la confection des prothèses amovibles (ProBase Hot®, Ivoclar) en fonction de trois techniques d’hygiène, à savoir immersion de la prothèse dans une solution à base de :

– peroxydes alcalins (comprimés effervescents) ;

– chlorhexidine ;

– chlorhexidine associée au brossage manuel.

L’évolution de l’état de surface de la résine en fonction du traitement d’hygiène a été caractérisée par l’évolution de son énergie de surface W_A. Ce paramètre est quantifiable en mesurant l’angle de contact (Θ) d’une goutte de liquide déposée à la surface du solide : c’est la méthode de la goutte dite sessile [¹⁶-¹⁸]. Plus l’angle de contact est petit, meilleur est le travail d’adhésion.

Cette étude a consisté à mesurer les angles de contact de 3 gouttes d’eau déposées, à l’aide du goniomètre G10 Krüss (Zeiss®) (^fig. 1), à la surface de 40 échantillons en résine méthacrylique thermopolymérisée de façon à évaluer l’action des comprimés effervescents, de la solution de chlorhexidine et du brossage sur la surface des échantillons. Ces mesures d’angle de contact ont été réalisées avant le début de l’expérimentation à J0 puis à 2, 4, 6, 8, 10 et 12 semaines.

Les équations de Dupré et Young caractérisent les phénomènes d’adhésion [¹⁶-¹⁸]. L’équation de Dupré permet de définir le travail d’adhésion en fonction des énergies en présence (^fig. 2) :

W_A = γ_SV° + γ_LV° – γ_SL

avec : W_A = travail d’adhésion, γ_SV° = énergie libre de surface du solide, γ_LV° = tension superficielle du liquide en équilibre avec sa tension de vapeur et γ_SL = énergie interfaciale.

La relation de Young décrit l’équilibre d’une goutte déposée à la surface d’un solide en fonction des énergies interfaciales γ_SV°, γ_LV°, γ_SL ; elle peut être exprimée en fonction de l’angle de contact Θ (^fig. 2) [¹⁶-¹⁸] :

γ_SL = γ_SV° – γ_LV° cos Θ (0″ Θ″ Π)

ou encore

W_A = γ_LV° (1 + cos Θ) + Πe

avec : W_A = travail d’adhésion, γ^LV° = tension superficielle du liquide en équilibre avec sa tension de vapeur, Θ = angle de contact et Πe = pression d’étalement de la vapeur sur le solide (Πe est généralement ignorée lorsqu’elle est faible).

En pratique, la mesure de l’angle de contact Θ pour un liquide avec γ_LV° connu (eau distillée γ_LV° = 72,6 mJ/m²) permet de déterminer le travail d’adhésion W_A pour un matériau particulier. Dans cette étude, c’est le travail d’adhésion de la résine ProBase Hot® Ivoclar qui a été évalué.

Matériels et méthodes

Pour cette étude, deux produits commercialisés pour l’hygiène des prothèses en résine ont été sélectionnés : solution de chlorhexidine et comprimés effervescents (^tabl. I).

Le principe actif de la solution est la chlorhexidine qui se fixe sur la plaque microbienne prothétique, entraînant une réduction de son épaisseur [¹⁹]. Elle se fixe aussi sur les bactéries, entraînant des modifications des parois cellulaires et, par la suite, la mort des micro-organismes [¹⁹]. Elle a une activité antiplaque [²⁰-²³] et antimicrobienne [¹⁰, ¹⁹, ²³-²⁷]. Son pouvoir rémanent est reconnu [¹⁰, ²⁸]. Son utilisation régulière entraîne une coloration brunâtre des prothèses en résine [⁷, ⁸, ²⁴, ²⁷, ²⁹]. Pour les comprimés effervescents, le principal agent actif est le percarbonate de sodium qui, une fois dissous, libère du peroxyde d’hydrogène puis de l’oxygène. Plusieurs activités non démontrées sont mises en avant : les comprimés effervescents auraient une action antiplaque [³, ³⁰, ³¹], antitartre [³] et antimicrobienne [³, ⁷]. En revanche, de nombreux effets indésirables sont rapportés par différents auteurs : corrosion des alliages métalliques [¹, ³²], blanchiment des résines [¹, ⁸, ³²-³⁵], altération de leurs propriétés physiques et de leur état de surface [³⁶, ³⁷].

Quarante échantillons en résine méthacrylique thermopolymérisable – ProBase Hot® Ivoclar (lot n° P-V H22 544 2011-07, Ivoclar France, Saint-Jorioz) –, de la forme d’un parallélépipède rectangle (^fig. 3) aux dimensions imposées par les normes ASTM [³⁷] (longueur = 53,5 ± 0,2 mm, largeur = 12,7 ± 0,05 mm, épaisseur = 1,9 ± 0,1 mm) ont été confectionnés par la technique de mise en moufle. Les échantillons en résine ont ensuite été polis manuellement, avec du papier de verre à grain 600, sur la face des mesures (préalablement repérée) dans le sens de la longueur pendant 1 minute.

Ces 40 échantillons ont ensuite été répartis de façon aléatoire en 4 groupes (G1, G2, G3 et G4) de 10 éléments chacun. Ils ont été immergés dans différentes solutions :

– pour G1 (groupe témoin), les échantillons ont trempé en permanence dans de l’eau distillée ;

– pour G2 (comprimés effervescents), ils ont trempé chaque jour pendant 10 minutes dans une solution de comprimés effervescents et d’eau distillée (concentration : 3,7 g de comprimés effervescents pour 166,7 ml d’eau distillée [³⁷]) ;

– pour G3 (chlorhexidine), ils ont trempé chaque jour pendant 30 minutes dans une solution de bain de bouche à la chlorhexidine (concentration : 55,6 ml de solution de chlorhexidine pour 111,1 ml d’eau distillée [⁹, ¹⁰]) ;

– pour G4 (chlorhexidine + brossage), ils ont trempé chaque jour pendant 30 minutes dans une solution de bain de bouche à la chlorhexidine (concentration identique à G3) puis ils ont été brossés, lors du rinçage à l’eau distillée, pendant 1 minute par un mouvement de rotation [²⁶, ³⁸] avec une brosse Inava Prothèse® (lot n° CIP : 641.217.5).

Après trempage, les échantillons de G2, G3 et G4 ont été rincés à l’eau distillée pendant 1 minute puis conservés dans de l’eau distillée jusqu’au lendemain dans une chambre où la température était stabilisée à 37 °C et la pression atmosphérique à 1 atm. Les solutions de G1, G2, G3 et G4 et l’eau distillée de conservation ont été renouvelées tous les jours pendant 12 semaines (^tabl. II). Dans une chambre où la température était stabilisée à 37 °C et la pression atmosphérique à 1 atm, une goutte calibrée d’eau distillée a été déposée sur la face polie d’un échantillon permettant la mesure d’un premier angle de contact 5 secondes après le dépôt de la goutte (^fig. 4 et ⁴). Ensuite, l’échantillon a été légèrement déplacé sur la platine pour recevoir une deuxième goutte. Chaque échantillon en résine a reçu au total 3 gouttes, chacune a généré une mesure d’angle de contact. Ainsi, pour chaque échantillon en résine, 3 mesures d’angle de contact ont été effectuées : Θ1, Θ2 et Θ3. Ensuite, la valeur moyenne de ces 3 mesures, appelée Θ moyen, a été calculée.

Enfin, pour chaque groupe d’échantillons en résine, ont été calculés la valeur moyenne des angles de contact (Θ′) puis le cosinus de Θ′ (cos Θ′). Le travail d’adhésion a ensuite été défini grâce à l’équation de Young :

W_A = γ_LV°(1 + cos Θ′) + Πe

Πe a été ignorée et, pour l’eau distillée, γ_LV° = 72,6 mJ/m².

Les mesures et calculs ont été effectués à J0 puis à 2, 4, 6, 8, 10 et 12 semaines. Une étude statistique des résultats, basée sur le test t de Student, a été conduite à l’aide du logiciel Excel (Microsoft) pour PC.

Résultats

Les résultats des mesures des angles de contact et de W_A sont présentés dans le ^{tableau III} et la ^{figure 5} présente l’évolution de W_A durant les 12 semaines d’expérimentation. Le travail d’adhésion W_A de G1 est stable au cours de cette période. Pour G2, il diminue de façon importante jusqu’à 6 semaines, chute qui se réduit ensuite. L’évolution des travaux d’adhésion W_A de G3 et G4 est similaire : les W_A augmentent de façon importante au début, puis se stabilisent à partir de 6 semaines. Cependant, le potentiel d’adhésion W_A est plus élevé pour G3 que pour G4 :

– à J0, les valeurs de Θ′ des groupes 2, 3 et 4 sont proches de celles de G1 (groupe témoin) et il n’y a pas de différence statistiquement significative entre les groupes (^tabl. IV) ;

– à 2 semaines, la valeur de Θ′ de G4 (64,00°) est proche de celle de G1 (64,07°) sans différence statistiquement significative. En revanche, il y a une différence statistiquement significative entre les valeurs de Θ′ de G2 (65,07°)/G1 (64,07°) avec p < 0,000 1 et G3 (59,43°)/G1 (64,07°) avec p < 0,000 1 (^tabl. III et ^IV) ;

– à 4, 6, 8, 10 et 12 semaines, les différences observées entre les valeurs de Θ′ des G2, G3, G4 et celles de G1 sont statistiquement significatives (p < 0,000 1) (^tabl. IV). Ainsi, les comprimés effervescents continuent d’altérer la surface de la résine, mais cette dégradation s’atténue à partir de 10 semaines, l’utilisation de la solution de chlorhexidine entraîne le développement d’un film à la surface des échantillons, lequel est diminué par le brossage sans être éliminé totalement.

Discussion

L’étude du ^{tableau III} et de la ^{figure 5} permet de déduire que les comprimés effervescents commencent à attaquer la résine dès la 2^e semaine. Cette dégradation se prolonge jusqu’à 12 semaines, ce qui entraîne une altération de l’état de surface et une diminution du potentiel d’adhésion des échantillons en résine méthacrylique thermopolymérisée : pour G2, W_A passe de 104,31 (J0) à 94,76 mJ/m² (12 semaines). Dès la 2^e semaine, l’emploi de la solution de chlorhexidine seule entraîne la formation d’un film à la surface des échantillons : pour G3, W_A passe de 104,35 (J0) à 109,52 mJ/m² (2 semaines), mais le brossage élimine presque totalement ce film ; pour G4, W_A est égal à 104,43 mJ/m² (2 semaines). Avec la solution de chlorhexidine seule, l’accumulation du film à la surface des échantillons se poursuit jusqu’à une stagnation atteinte à 6 semaines : pour G3, W_A est égal à 113,96 mJ/m² (6 semaines), à 113,86 mJ/m² (8 semaines) et à 114,00 mJ/m² (10 et 12 semaines). Enfin, le brossage limite la formation et l’adhésion de ce film à la surface des échantillons en résine sans le supprimer complètement : pour G4, W_A passe de 104,43 (2 semaines) à 109,81 mJ/m² (12 semaines).

Conclusion

Les comprimés effervescents entraînent une altération de l’état de surface, une diminution du potentiel d’adhésion des échantillons en résine méthacrylique thermopolymérisée et, par conséquent, une diminution de la rétention des prothèses en bouche. Ces résultats sont en accord avec le principe de corrosion de la résine par l’oxygène [³⁶, ³⁷]. L’emploi de produits d’hygiène à base de peroxyde est donc à proscrire. La solution de chlorhexidine employée seule entraîne une augmentation du potentiel d’adhésion des échantillons en résine due au dépôt d’un film adhérent à la surface et dans les anfractuosités de la résine. Le brossage associé à cette solution entraîne également une augmentation du potentiel d’adhésion des échantillons en résine, mais cette augmentation est moins importante. Cela s’explique par l’action mécanique du brossage qui élimine une partie du film issu de la solution de chlorhexidine. Il est donc possible de préconiser aux patients d’immerger, tous les jours, leurs prothèses dans une solution de bain de bouche à base de chlorhexidine, tel qu’Éludril®, diluée au tiers, pendant 30 minutes, puis de les rincer tout en les brossant avec la brosse Inava Prothèse® par exemple. Alternativement, ils pourront les brosser régulièrement avec un savon doux pour éliminer le film dû à la solution de chlorhexidine [³⁵].

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