Élastomères pour la réalisation de protections dento-maxillaires : évaluation physique et biologique

Silicone rubbers for mouth guards, physical and biological evaluation

¹ CHU de Clermont-Ferrand, Service d’Odontologie. Université d’Auvergne Clermond-Ferrand I, Faculté de Chirurgie Dentaire. Laboratoire de recherche clinique en prothèse odontologique, 11, boulevard Charles-de-Gaulle, 63000 Clermont-Ferrand, France
² Laboratoire de biomatériaux en site osseux, UMR CNRS 6226, Université de Rennes I, UFR Odontologie de Rennes et Pôle d’Odontologie du CHU de Rennes
³ Faculté de Chirurgie Dentaire et Service d’Odontologie de Clermont-Ferrand. Laboratoire de recherche clinique en prothèse odontologique
⁴ Faculté de Chirurgie Dentaire et Service d’Odontologie de Clermont-Ferrand, EA 3847

Résumé

Les élastomères de silicone présentent des propriétés générales qui les rendent susceptibles d’être utilisés pour la fabrication des protections dento-maxillaires, mais n’ont jamais été envisagés pour cet usage.

Nous avons évalué la dureté shore A et les propriétés d’absorption de chocs de différents élastomères de silicone et de produits dérivés, comparé leurs valeurs avec celles des matériaux utilisés habituellement pour la confection des protections dento-maxillaires et corrélé leur capacité d’absorption et de transmission des chocs à leur dureté shore. Les élastomères de silicone absorbent mieux les chocs que les matériaux habituellement utilisés pour la confection des protections dentomaxillaires.

L’analyse statistique des valeurs de dureté et des forces transmises pour les 27 matériaux testés indique que le maximum de force transmise augmente avec la dureté. Cette relation n’est pas linéaire et la déviation à la linéarité est plus importante pour les valeurs minimales que maximales.

La biocompatibilité théorique des élastomères de silicone, soulignée dans de nombreuses études, a été récemment remise en question. Nous avons donc évalué et comparé la biocompatibilité in vitro de ces matériaux.

Différents tests (à 24 heures et à 72 heures) ont été réalisés pour déterminer la viabilité (le test colorimétrique au MTT) et la prolifération cellulaires (cytométrie en flux). Les effets génotoxiques de ces matériaux ont été étudiés par la méthode des comètes et les altérations morphologiques évaluées par microscopie à balayage. Un témoin positif (polyuréthane) et négatif (polystyrène de culture) de toxicité ont été inclus dans l’étude.

Pour l’ensemble des échantillons, on assiste, par rapport à la référence polystyrène à une diminution du nombre de cellules entre 24 et 72 heures. Celle-ci est corrélée à une réduction du pourcentage des cellules en phase S.

Les différences observées, concernant la viabilité cellulaire, entre les échantillons et le polystyrène résultent essentiellement d’un déficit d’adhérence initiale.

Le test des comètes n’a pas pu mettre en évidence de variations significatives entre les divers échantillons testés.

Les élastomères de silicone présentent une biocompatibilité comparable à celle du meilleur des trois produits actuellement commercialisés pour la confection des protections dento-maxillaires, étudiés dans ce travail.

Ces résultats permettent de préconiser l’utilisation de ces élastomères de silicone pour la confection des protections dento-maxillaires.

Abstract

Silicone rubbers have general properties that make them suitable for the fabrication of custom-made mouth guards. The first part of this study evaluated the shock absorption properties and Shore A hardness of several silicone rubbers and derived products, compared their values with those of materials commonly used for the manufacture of mouth guards, and correlated the shock absorption and transmission abilities of these different materials with their Shore hardness. Silicone rubbers absorb shock better than the materials currently used for custom-made mouth guards.

In addition, to adapt mouth guards to particular sports, the properties of the silicone rubbers can be appropriately modified by the addition of oils or glass fiber reinforcement.

Statistical analysis of hardess values and transmitted forces for the 27 materials tested indicates that the maximum transmitted force increases with hardness. However, this relationship is not linear, and departure from linearity is greatest for minimal and maximal hardness values.

In the second part we evaluated and compared the in vitro biocompatibility of silicone-based rubbers to propose them as an alternative to conventional products. We used the MTT colorimetric test to assess cell viability and flow cytometry to evaluate cell proliferation. Tests were conducted at 24 and 72 h. Changes in cell morphology were evaluated by scanning electron microscopy. Positive (polyurethane) and negative (polystyrene) toxicity controls were included. The number of viable cells was significantly higher on polystyrene than on polyurethane. A decrease in the total number of cells from 24 to 72 h compared to the negative control was correlated with a lower percentage of S-phase cells. The differences in cell viability noted between the samples and the polystyrene control mainly resulted from an initial lack of adhesion, which was confirmed by scanning electron microscopy. The biocompatibility of the three silicone rubbers was comparable to the best of the three products currently being used. These results, combined with those of the previous study, indicate that silicone rubber could be considered for the manufacture of mouth guards.