치과재료
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1. 개요
치과재료는 치과 치료에 사용되는 다양한 재료를 총칭하며, 생체 적합성을 가장 중요한 요구 사항으로 한다. 치과생체재료는 물리화학적, 기계적, 생물학적 성질을 고려하여 선택되며, 임시 충전재, 치과용 시멘트, 인상재, 라이닝 재료, 수복 재료, 아크릴 중합체 등 다양한 종류가 있다. 과거에는 납, 금, 아말감 등이 사용되었으나, 현재는 아말감의 수은 위해성 논란, 복합 레진의 비스페놀 A 논란 등과 같은 문제점과 개선 방향에 대한 연구가 진행되고 있으며, 국제 표준화 기구와 각국의 규제 기관을 통해 치과 재료의 안전성을 평가하고 관리한다.
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| 치과재료 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 생체 재료 |
| 용도 | 치과에서 사용 |
| 주요 기능 | 손상된 치아 구조를 복원하고 구강 조직과 생체 적합성을 유지 |
| 분류 | |
| 복원 재료 | 아말감, 레진, 글래스 아이오노머 시멘트, 세라믹 등 |
| 보철 재료 | 금, 합금, 도재, 레진 등 |
| 임플란트 재료 | 티타늄, 지르코니아 등 |
| 기타 재료 | 본트, 시멘트, 접착제, 연마재 등 |
| 주요 특성 | |
| 생체 적합성 | 구강 내 조직에 유해한 반응을 일으키지 않아야 함 |
| 기계적 강도 | 저작압을 견딜 수 있는 충분한 강도와 내마모성을 가져야 함 |
| 심미성 | 자연치아와 유사한 색조와 광택을 가져야 함 |
| 조작성 | 치과 의사가 쉽게 조작하고 적용할 수 있어야 함 |
| 접착성 | 치아 조직과 잘 접착되어야 함 |
| 내구성 | 구강 내 환경에서 변색되거나 부식되지 않아야 함 |
| 재료별 특징 | |
| 아말감 | 강도가 우수하지만 심미성이 떨어지고 수은에 대한 논란이 있음 |
| 레진 | 심미성이 우수하지만 강도가 약하고 수축될 수 있음 |
| 글래스 아이오노머 시멘트 | 불소 방출 효과가 있지만 강도가 약하고 마모되기 쉬움 |
| 세라믹 | 심미성과 생체 적합성이 우수하지만 깨지기 쉬움 |
| 금 | 생체 적합성과 내구성이 우수하지만 심미성이 떨어지고 가격이 비쌈 |
| 티타늄 | 생체 적합성과 강도가 우수하여 임플란트 재료로 널리 사용됨 |
| 연구 개발 동향 | |
| 생체 활성 재료 | 치아 조직 재생을 촉진하는 재료 개발 |
| 나노 기술 적용 | 재료의 강도, 심미성, 생체 적합성 향상 |
| 3D 프린팅 기술 | 맞춤형 치과 재료 제작 |
| 관련 학문 분야 | |
| 재료공학 | 재료의 물리적, 화학적 특성 연구 |
| 화학 | 재료의 화학적 조성 및 반응 연구 |
| 생물학 | 재료의 생체 적합성 및 생체 반응 연구 |
| 치과보철학 | 보철물의 설계, 제작 및 임상 적용 연구 |
| 치과재료학 | 치과 재료의 특성, 사용법 및 임상 적용 연구 |
| 참고 문헌 | |
2. 치과생체재료의 정의 및 요구사항
생체 적합성(Biocompatibility) 또는 생체친화성(bioaffinity)이란 생체조직이나 체액에 대한 재료나 기기의 적합성 즉, 적용되는 부위에 잘 적응하는 능력을 말한다.[31]Dorland's 의학사전에 의하면 '생명체와 조화를 이루면서 생물학적 기능을 저해하거나 독작용이 없는것'으로 정의 한다. 치과생체재료(Dental biomaterials) 역시 다른 의료기기들과 마찬가지로 생체적합성을 가지고 있어야 한다.[32] 장기간에 걸쳐 인체에 악영향을 나타내지 않으며, 본래의 기능을 유지할 수 있는 재료의 특징으로 인체에 무해하고 적응되기 쉬운재료를 생체친화성이 좋은 재료라고도 한다.
치과재료를 사용할때에는 각 재료의 생물학적 특성을 철저하게 다루어야 한다. 모든 재료에는 자극을 주는 성분이 포함되어 있기 때문에 잠재적으로 수술 후 과민증, 독성, 과민증 과 같은 반응이 일어날 수 있다. 일부 재료에는 소량 사용시에는 부작용이 없지만 장기간 사용하면 자극적이거나 독성이 있을 수도 있고, 단기간 접촉 시 치료 효과가 있지만 장기간 접촉시 과민반응이 일어날 수도 있다. 따라서 치과를 포함한 모든 학문에서는 각 재료들의 장·단기적 기능과 영향, 생체적합반응 등을 고려하여 이용하여야 한다. 일반적으로 치아에 적용되는 영구수복재는 생체학적으로 부작용을 보이지 않아야 한다.[33]
치과 생체 재료는 다음과 같은 성질을 요구한다.[34]
- 물리화학적 성질
- * 열전도 : 수복재료- 법랑질이나 상아질보다 낮은 열전도를 보이는 소재 사용 :구강 내 온도변화가 치수에 바로 전달되면 이가 시릴수 있으며 심한경우 치수의 생활력을 잃을 수 있다. / 의치재료- 구강 내의 온도변화를 구강점막에 바로 전달하여 온도감각을 느낄 수 있도록 하는 열전도율이 우수한 소재사용
- * 열팽창계수-치질의 열팽창계수가 유사한것 이용 :수축과 팽창의 과정에서의 미세누출 방지
- *전기적 성질: 타액에 의한 부식저항성, 갈바닉 부식 방지( 동일한 종의 금속재료 이용)
- 기계적 성질
치아 수복, 보철재료는 저작에 의한 압축, 인장, 굴곡, 전단 등 다양한 종류의 응력에 견딜 수 있는 적절한 강도와
탄성계수, 피로에 대한 충분한 저항성을 가져야한다. 수복재료및 보철재료의 경도는 치아의 경도와 유사해야하며,
적절한 마모저항성을 지녀야한다.
- 생물학적 성질
치과용 비귀금속 합금에 사용되는 일부 금속원소의 독성이나 알러지가 있을 수 있다. 널리 사용되고있는 치과용 아말감의 수은이 그 대표적인 예로 이의 위해성에 대해 끊임없는 문제가 재기되고있지만 뚜렷한 결론을 내지못하고 오랫동안 사용되고 있다. 치과생체재료는 일반 의료기기의 보다 먼저 의료기기의 안전성과 생체적합성에 대한 표준화 작업을 시작하였다. 국제표준기구에서도 치과분야의 치과생체재료의 생물학적 평가를 위해 ISO 7405, Dentistry- preclinical evaluation of biocompatibility of medical devices used in dentistry- Test methods for dental materials를 제정하였다.
2. 1. 생체 적합성
생체 적합성(Biocompatibility) 또는 생체친화성(bioaffinity)이란 생체조직이나 체액에 대한 재료나 기기의 적합성 즉, 적용되는 부위에 잘 적응하는 능력을 말한다.[31] 치과생체재료(Dental biomaterials) 역시 다른 의료기기들과 마찬가지로 생체적합성을 가지고 있어야 한다.[32] 장기간에 걸쳐 인체에 악영향을 나타내지 않으며, 본래의 기능을 유지할 수 있는 재료의 특징으로 인체에 무해하고 적응되기 쉬운 재료를 생체친화성이 좋은 재료라고도 한다.치과재료를 사용할 때에는 각 재료의 생물학적 특성을 철저하게 다루어야 한다. 모든 재료에는 자극을 주는 성분이 포함되어 있기 때문에 잠재적으로 수술 후 과민증, 독성, 과민증 과 같은 반응이 일어날 수 있다.[33] 일반적으로 치아에 적용되는 영구수복재는 생체학적으로 부작용을 보이지 않아야 한다.
치과 생체 재료는 다음과 같은 성질을 요구한다.[34]
- 물리화학적 성질
- 열전도 : 수복재료는 법랑질이나 상아질보다 낮은 열전도를 보이는 소재를 사용해야 한다. 구강 내 온도변화가 치수에 바로 전달되면 이가 시릴 수 있으며 심한 경우 치수의 생활력을 잃을 수 있다. 의치재료는 구강 내의 온도변화를 구강점막에 바로 전달하여 온도감각을 느낄 수 있도록 하는 열전도율이 우수한 소재를 사용해야 한다.
- 열팽창계수: 치질의 열팽창계수가 유사한 것을 이용하여 수축과 팽창의 과정에서의 미세누출을 방지해야 한다.
- 전기적 성질: 타액에 의한 부식저항성, 갈바닉 부식 방지(동일한 종의 금속재료 이용)
- 기계적 성질
- 치아 수복, 보철재료는 저작에 의한 압축, 인장, 굴곡, 전단 등 다양한 종류의 응력에 견딜 수 있는 적절한 강도와 탄성계수, 피로에 대한 충분한 저항성을 가져야 한다. 수복재료 및 보철재료의 경도는 치아의 경도와 유사해야 하며, 적절한 마모저항성을 지녀야 한다.
- 생물학적 성질
- 치과용 비귀금속 합금에 사용되는 일부 금속원소의 독성이나 알러지가 있을 수 있다. 널리 사용되고있는 치과용 아말감의 수은이 그 대표적인 예로 이의 위해성에 대해 끊임없는 문제가 제기되고 있지만, 뚜렷한 결론을 내지 못하고 오랫동안 사용되고 있다.
국제표준기구에서도 치과분야의 치과생체재료의 생물학적 평가를 위해 ISO 7405, Dentistry- preclinical evaluation of biocompatibility of medical devices used in dentistry- Test methods for dental materials를 제정하였다.
2. 2. 물리화학적 성질
치과 생체 재료는 다음과 같은 물리화학적 성질을 요구한다.[34]- 열전도: 수복 재료는 법랑질이나 상아질보다 낮은 열전도를 보이는 소재를 사용하여 구강 내 온도 변화가 치수에 바로 전달되어 이가 시리거나 심한 경우 치수의 생활력을 잃는 것을 방지해야 한다. 반면, 의치 재료는 구강 내 온도 변화를 구강 점막에 바로 전달하여 온도 감각을 느낄 수 있도록 열전도율이 우수한 소재를 사용해야 한다.[34]
- 열팽창계수: 치질과 유사한 열팽창 계수를 가진 재료를 이용하여 수축과 팽창 과정에서 미세누출을 방지해야 한다.[34]
- 전기적 성질: 타액에 의한 부식 저항성이 있어야 하며, 갈바닉 부식을 방지하기 위해 동일한 종류의 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다.[34]
2. 3. 기계적 성질
치아 수복 및 보철 재료는 저작에 의한 압축, 인장, 굴곡, 전단 등 다양한 종류의 응력에 견딜 수 있는 적절한 강도와 탄성계수, 피로에 대한 충분한 저항성을 가져야 한다.[34] 수복 재료 및 보철 재료의 경도는 치아의 경도와 유사해야 하며, 적절한 마모저항성을 지녀야 한다.[34]2. 4. 생물학적 성질
치과 재료는 생체 조직이나 체액에 대한 적합성, 즉 생체 적합성을 가지고 있어야 한다.[31] 이는 생명체와 조화를 이루면서 생물학적 기능을 저해하거나 독작용이 없는 것을 의미한다.[31] 장기간 인체에 악영향을 주지 않고 본래 기능을 유지할 수 있어야 하며, 인체에 무해하고 적응되기 쉬운 재료를 생체친화성이 좋은 재료라고 한다.[32] 치과 재료는 수술 후 과민증, 독성, 과민증과 같은 반응을 일으킬 수 있는 자극 성분을 포함하고 있기 때문에, 각 재료의 생물학적 특성을 철저하게 고려해야 한다.[33]치과용 비귀금속 합금에 사용되는 일부 금속 원소는 독성이나 알레르기를 유발할 수 있다. 치과용 아말감에 사용되는 수은이 대표적인 예시이며, 위해성에 대한 논란이 계속되고 있다. 국제표준기구(ISO)는 치과 생체 재료의 생물학적 평가를 위한 표준(ISO 7405)을 제정하여, 치과에서 사용되는 의료기기의 생체 적합성 평가 방법을 제시하고 있다.[34]
3. 치과생체재료의 종류
3. 1. 임시 충전재 (Temporary dressings)
임시 충전재는 장기간 유지될 의도로 사용되지 않는 치과용 충전재이다. 임시 충전재는 일반적으로 근관 치료가 여러 번의 진료로 진행될 때 사용된다. 각 방문 사이에는 치수관계를 구강 내 오염으로부터 보호해야 하며, 접근 와동에 임시 충전재를 충전한다.[1]- 산화 아연 유제놀—살균제이며 저렴하고 제거하기 쉽다. 유제놀은 정향 오일에서 파생되며 치아에 진정 효과를 나타내고 치통을 감소시킨다. 교합력이 작용하지 않는다면 적절한 임시 재료이다. 또한 최종 수복 재료가 복합 레진인 경우에는 유제놀이 접착/중합 과정에 부정적인 영향을 미치므로 금기이다.[1] 또한 치수 조직에 직접 적용하면 만성 염증을 유발하고 치수 괴사를 초래할 수 있다.[2] 브랜드로는 칼지놀(Kalzinol)과 세다놀(Sedanol)이 있다.
3. 2. 치과용 시멘트 (Cements)
치과용 시멘트는 간접 수복물, 예를 들어 자연 치아 표면에 크라운을 접착하는 데 가장 많이 사용된다.- 산화 아연 시멘트 - 자가 경화형이며 타액과 접촉 시 경화된다. 예시 브랜드: Cavit, Coltosol.
- 인산 아연 시멘트
- 폴리카복실산 아연 시멘트 - 치아 에나멜 및 상아질에 부착된다. 예시 브랜드: PolyF.
- 글래스 아이오노머 시멘트
- 레진 기반 시멘트
- 구리 기반 시멘트
3. 3. 인상재 (Impression materials)
치과 인상은 치아와 구강 연조직의 음형을 떠서 양형 모형을 제작하는 데 사용된다.[3] 이는 보철학(틀니 제작), 교정학, 수복 치의학, 치과 임플란트학 및 구강악안면외과에서 사용된다.[3]환자의 연조직 언더컷의 깊이에 따라 다양한 강성의 인상 재료가 사용된다. 얕은 언더컷에는 강성 재료가, 깊은 언더컷에는 탄성 재료가 사용되는데, 이는 재료가 언더컷의 종점에 도달할 수 있을 만큼 유연해야 하기 때문이다.
인상 재료는 처음 혼합될 때는 액체 또는 반고체 상태였다가 몇 분 안에 굳어져 구강 구조의 음형을 남긴다.
일반적인 치과 인상 재료로는 알긴산 나트륨, 폴리에테르 및 실리콘이 있다. 과거에는 파리 석고, 산화 아연 유제놀 및 아가가 사용되었다.
3. 4. 라이닝 재료 (Lining materials)
치과 라이닝 재료는 큰 충치를 수복하는 동안 사용되며, 남은 치아 구조와 수복 재료 사이에 배치된다. 이 목적은 상아세관과 민감한 치수를 보호하여 장벽과 같은 구조를 형성하는 것이다. 치아에서 충치를 제거한 후, 치과의사는 치아 기저부에 얇은 층(약 0.5mm)을 도포하고 광중합을 한다.[4] 와동이 매우 크고 깊은 경우 또 다른 층을 도포할 수 있다.치과 라이닝 재료에는 많은 기능이 있다.
- 라이닝 재료는 수술 후의 약한 치아를 상아질 과민증으로부터 보호하여 환자의 불편함을 줄이고 시술 후 치아가 더 빠르게 치유될 수 있도록 한다.[5]
- 레진 기반 재료의 아크릴 단량체 및 인산과 같은 일부 치과 수복 재료는 치수에 독성 및 자극 효과를 줄 수 있다. 라이닝 재료는 이러한 자극제로부터 치아를 보호한다.[5]
- 라이닝 재료는 환자가 뜨겁거나 찬 음식을 섭취할 때 온도 변화로부터 치수을 절연하는 층 역할을 하여 열전도율로 인한 잠재적 통증으로부터 보호한다.[3]
- 라이닝 재료는 전기적으로 절연되어 두 개의 다른 금속(예: 금 또는 아말감)이 서로 옆에 배치될 때 갈바니 전지에 의한 부식을 방지한다.[3]
수산화 칼슘수산화 칼슘은 시멘트가 치수 조직을 자극하는 효과로 인해 석회화를 시작하고 이차 상아질 형성을 자극하는 독특한 효과가 있다.[6]
수산화 칼슘은 방사선 불투과성이며 우수한 열 및 전기 절연체 역할을 한다. 그러나 낮은 압축 강도로 인해 아말감 충전을 견딜 수 없으므로 이를 방지하기 위해 강한 시멘트 베이스 재료를 그 위에 놓아야 한다.[3][6]
규산 칼슘 기반 라이너는 생체 활성 화합물 및 밀봉 특성으로 인해 치과 의사들이 선호하여 수산화 칼슘의 대안이 되었다.[7][8] 이 재료는 생물학적 반응을 유발하고 조직과의 결합 형성을 유도한다.[9]
폴리카복실산 시멘트폴리카르복실산 시멘트는 아말감 축합에 저항할 수 있는 압축 강도를 가지고 있다.[3] 산성이지만, 인산 시멘트보다 덜 산성인데, 분자량이 더 크고 폴리아크릴산이 인산보다 약하기 때문이다. 상아질과 법랑질과 강력한 결합을 형성하여 치관을 밀봉할 수 있다. 또한 전기 및 열 절연체이며 불소를 방출하여 세균 정지제를 만든다. 또한 방사선 불투과성이 있어 우수한 라이닝 재료이다.[3]
이러한 재료를 취급할 때는 주의해야 하는데, 일단 굳으면 스테인리스 스틸 기구와 강력한 결합을 형성하기 때문이다.[3]
폴리카르복실산 시멘트는 일반적으로 접착제 또는 치아 우식증 베이스 재료로 사용된다. 그러나 굳는 반응 중에 고무처럼 변하는 경향이 있고 스테인리스 스틸 기구에 부착되므로 대부분의 시술자는 깊은 치아 우식증에는 사용하지 않는 것을 선호한다.
일반적으로 산화 아연을 함유한 분말과 수성 폴리아크릴산을 함유한 액체로 제공된다. 반응은 산 염기 반응으로, 산화 아연이 폴리산의 산기와 반응한다. 이는 염 매트릭스에 의해 결합된 반응하지 않은 산화 아연 코어로 구성된 반응 생성물을 형성하며, 폴리아크릴산 사슬이 아연 이온과 가교 결합된다.[3]
산화 아연 유제놀산화 아연 유제놀은 라이너 중에서 가장 낮은 압축 강도와 인장 강도를 가지고 있으므로 Class V 치아 우식증과 같이 작거나 스트레스를 받지 않는 부위에만 사용이 제한된다. 이 치아 우식증 라이닝은 강도, 강성 및 열 절연을 제공하기 위해 고강도 베이스와 함께 자주 사용된다. 산화 아연 유제놀은 아연으로 인한 살균 특성뿐만 아니라 치수에 대한 진정 효과로 인해 치수에 해를 끼치지 않고 깊은 치아 우식증의 라이닝으로 사용할 수 있다. 그러나 유제놀은 레진 기반 충전 재료에 영향을 미칠 수 있으며, 중합을 방해하고 때로는 변색을 일으킨다. 따라서 두 가지를 함께 사용할 때는 주의해야 한다. 또한 방사선 불투과성이 있어 X선으로 충전재를 볼 수 있다.[3]
산화 아연 유제놀은 낮은 압축 강도로 인해 쉽게 제거할 수 있으므로 임시 충전재/접착제 또는 아말감의 라이닝으로 사용되며, 복합 레진과 호환되지 않는다.[3]
두 개의 페이스트 시스템으로 제공된다. 두 페이스트의 동일한 길이를 종이 패드에 분배하여 혼합한다.[3]
글래스 아이오노머글래스 아이오노머 (GI)는 모든 라이닝 중에서 가장 높은 압축 및 인장 강도를 가지고 있어, class II 치아 우식증과 같이 높은 응력 부위를 견딜 수 있다.[3] GI는 대부분의 수복 재료와 매우 호환되며, 열 및 전기적으로 절연되며, 법랑질과 상아질에 부착되므로 라이닝 재료로 사용된다. GI 라이닝에는 치과용 복합 레진보다 더 작은 입자 크기의 유리가 포함되어 얇은 막을 형성할 수 있다. 일부 변형은 또한 방사선 불투과성이 있어 X선 치아 우식증 감지에 적합하다. 또한, GI는 반응하지 않은 유리 코어에서 불소를 방출하여 세균 정지성을 나타낸다.[3]
GI는 일반적으로 치과용 복합 레진의 라이닝 재료 또는 치아 교정 밴드의 접착제로 사용된다.[3]
반응은 규산 칼슘 알루미늄 유리 분말과 폴리아크릴산 간의 산 염기 반응이다. 분말과 액체 형태로 제공되며, 패드에서 또는 일회용 캡슐에서 혼합된다. 레진 변형 GI에는 광개시제 (일반적으로 캠퍼퀴논)와 아미드가 포함되어 있으며,[3] LED 경화 장치로 광중합된다. 경화는 산 염기 반응과 화학적으로 활성화된 중합의 조합에 의해 발생한다.
글래스 아이오노머는 비교적 높은 압축 및 인장 강도를 갖는다.[10] 방사선 불투과성이 있으며 법랑질과 상아질에 매우 접착성이 있어 접착제가 필요 없다. 불소 방출로 인한 세균 정지성이 있으며 접착성이 있어 치관을 밀봉한다. 또한 수복 재료와 우수한 호환성을 보이며, 열 및 전기 절연체이다.[3]
3. 4. 1. 수산화 칼슘
수산화 칼슘은 시멘트가 치수 조직을 자극하는 효과로 인해 석회화를 시작하고 이차 상아질 형성을 자극하는 독특한 효과가 있다.[6]수산화 칼슘은 방사선 불투과성이며 우수한 열 및 전기 절연체 역할을 한다. 그러나 낮은 압축 강도로 인해 아말감 충전을 견딜 수 없으므로 이를 방지하기 위해 강한 시멘트 베이스 재료를 그 위에 놓아야 한다.[3][6]
규산 칼슘 기반 라이너는 생체 활성 화합물 및 밀봉 특성으로 인해 치과 의사들이 선호하여 수산화 칼슘의 대안이 되었다.[7][8] 이 재료는 생물학적 반응을 유발하고 조직과의 결합 형성을 유도한다.[9]
3. 4. 2. 폴리카복실산 시멘트
폴리카르복실산 시멘트는 아말감 축합에 저항할 수 있는 압축 강도를 가지고 있다.[3] 산성이지만, 인산 시멘트보다 덜 산성인데, 분자량이 더 크고 폴리아크릴산이 인산보다 약하기 때문이다. 상아질과 법랑질과 강력한 결합을 형성하여 치관을 밀봉할 수 있다. 또한 전기 및 열 절연체이며 불소를 방출하여 세균 정지제를 만든다. 또한 방사선 불투과성이 있어 우수한 라이닝 재료이다.[3]이러한 재료를 취급할 때는 주의해야 하는데, 일단 굳으면 스테인리스 스틸 기구와 강력한 결합을 형성하기 때문입니다.[3]
폴리카르복실산 시멘트는 일반적으로 접착제 또는 치아 우식증 베이스 재료로 사용된다. 그러나 굳는 반응 중에 고무처럼 변하는 경향이 있고 스테인리스 스틸 기구에 부착되므로 대부분의 시술자는 깊은 치아 우식증에는 사용하지 않는 것을 선호한다.
일반적으로 산화 아연을 함유한 분말과 수성 폴리아크릴산을 함유한 액체로 제공된다. 반응은 산 염기 반응으로, 산화 아연이 폴리산의 산기와 반응한다. 이는 염 매트릭스에 의해 결합된 반응하지 않은 산화 아연 코어로 구성된 반응 생성물을 형성하며, 폴리아크릴산 사슬이 아연 이온과 가교 결합된다.[3]
3. 4. 3. 산화 아연 유제놀
산화 아연 유제놀은 라이너 중에서 가장 낮은 압축 강도와 인장 강도를 가지고 있으므로 Class V 치아 우식증과 같이 작거나 스트레스를 받지 않는 부위에만 사용이 제한된다. 이 치아 우식증 라이닝은 강도, 강성 및 열 절연을 제공하기 위해 고강도 베이스와 함께 자주 사용된다. 산화 아연 유제놀은 아연으로 인한 살균 특성뿐만 아니라 치수에 대한 진정 효과로 인해 치수에 해를 끼치지 않고 깊은 치아 우식증의 라이닝으로 사용할 수 있다. 그러나 유제놀은 레진 기반 충전 재료에 영향을 미칠 수 있으며, 중합을 방해하고 때로는 변색을 일으킨다. 따라서 두 가지를 함께 사용할 때는 주의해야 한다. 또한 방사선 불투과성이 있어 X선으로 충전재를 볼 수 있다.[3]산화 아연 유제놀은 낮은 압축 강도로 인해 쉽게 제거할 수 있으므로 임시 충전재/접착제 또는 아말감의 라이닝으로 사용되며, 복합 레진과 호환되지 않는다.[3]
두 개의 페이스트 시스템으로 제공된다. 두 페이스트의 동일한 길이를 종이 패드에 분배하여 혼합한다.[3]
3. 4. 4. 글래스 아이오노머
글래스 아이오노머 (GI)는 모든 라이닝 중에서 가장 높은 압축 및 인장 강도를 가지고 있어, class II 치아 우식증과 같이 높은 응력 부위를 견딜 수 있다.[3] GI는 대부분의 수복 재료와 매우 호환되며, 열 및 전기적으로 절연되며, 법랑질과 상아질에 부착되므로 라이닝 재료로 사용된다. GI 라이닝에는 치과용 복합 레진보다 더 작은 입자 크기의 유리가 포함되어 얇은 막을 형성할 수 있다. 일부 변형은 또한 방사선 불투과성이 있어 X선 치아 우식증 감지에 적합하다. 또한, GI는 반응하지 않은 유리 코어에서 불소를 방출하여 세균 정지성을 나타낸다.[3]GI는 일반적으로 치과용 복합 레진의 라이닝 재료 또는 치아 교정 밴드의 접착제로 사용된다.[3]
반응은 규산 칼슘 알루미늄 유리 분말과 폴리아크릴산 간의 산 염기 반응이다. 분말과 액체 형태로 제공되며, 패드에서 또는 일회용 캡슐에서 혼합된다. 레진 변형 GI에는 광개시제 (일반적으로 캠퍼퀴논)와 아미드가 포함되어 있으며,[3] LED 경화 장치로 광중합된다. 경화는 산 염기 반응과 화학적으로 활성화된 중합의 조합에 의해 발생한다.
글래스 아이오노머는 비교적 높은 압축 및 인장 강도를 갖는다.[10] 방사선 불투과성이 있으며 법랑질과 상아질에 매우 접착성이 있어 접착제가 필요 없다. 불소 방출로 인한 세균 정지성이 있으며 접착성이 있어 치관을 밀봉한다. 또한 수복 재료와 우수한 호환성을 보이며, 열 및 전기 절연체이다.[3]
3. 5. 수복 재료 (Restorative materials)
'''치과 수복 재료'''는 일반적으로 치아 우식증(충치)으로 인한 치아 구조 손실을 대체하는 데 사용되지만, 치아 마모 및 치과 외상에도 사용된다. 다른 경우, 이러한 재료는 개인의 치아 외관을 변경하기 위한 미용적 목적으로 사용될 수 있다.
이상적인 치과 수복 재료의 물리적 특성에 대한 많은 과제가 있다. 이상적인 재료는 강도, 접착력 및 외관에서 자연 치아 구조와 동일해야 한다. 이러한 재료의 특성은 물리적 특성, 생체 적합성, 심미성 및 적용의 네 가지 범주로 나눌 수 있다.
- 양호한 수복 재료의 물리적 특성에는 낮은 열전도율 및 팽창, 마모 및 연마와 같은 다양한 범주의 힘과 마모에 대한 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성이 포함된다. 또한 치아에 대한 우수한 접착 강도가 있어야 한다. 일상적인 저작력과 조건은 재료 피로 없이 견뎌야 한다.
- 생체 적합성은 재료가 치아 및 신체 시스템의 생물학적 평형과 얼마나 잘 공존하는지를 나타낸다. 충전물은 점막, 치아 및 치수와 밀접하게 접촉하므로 생체 적합성이 매우 중요하다. 현재 치과 재료의 일반적인 문제로는 재료의 화학적 누출, 치수 자극, 그리고 드물게 알레르기 반응이 있다. 재료 경화의 다양한 단계에서 화학 반응의 부산물 중 일부를 고려해야 한다.
- 치과 재료의 방사선 불투과성은 치아와 주변 구조물을 구별하고, 뼈 구조로의 재료 흡수를 평가하며, 환자에게 해를 끼칠 수 있는 시멘트 용해 또는 기타 실패를 감지할 수 있도록 하는 중요한 특성이다. 시멘트, 복합 재료, 근관 밀봉재, 골 이식재 및 아크릴 수지는 모두 방사선 불투과성 재료의 첨가로 이점을 얻는다.[11] 이러한 재료의 예로는 산화 아연, 이산화 지르코늄, 이산화 티타늄, 황산 바륨 및 플루오린화 이테르븀(III)이 있다.[12][13][14]
- 이상적으로, 충전 재료는 음영, 반투명도 및 질감에서 주변 치아 구조와 일치해야 한다.
- 치과 시술자는 조작 및 성형이 용이하고 발생해야 하는 모든 반응의 화학이 예측 가능하거나 제어 가능한 재료가 필요하다.
3. 5. 1. 직접 수복 재료
직접 수복은 치아의 와동에 직접 충전되고 모양이 잡히는 수복물이다. 직접 수복 재료의 경화 반응 화학은 생물학적으로 더 적합하도록 설계되었다. 열과 부산물은 치아나 환자에게 손상을 줄 수 없는데, 수복 중에 치아와 접촉하면서 반응이 일어나야 하기 때문이다. 이는 궁극적으로 재료의 강도를 제한하는데, 더 단단한 재료는 조작에 더 많은 에너지가 필요하기 때문이다. 사용되는 충전 재료의 종류는 수명의 길이에 약간의 영향을 미친다. 대부분의 임상 연구에 따르면, 어금니에 사용되는 치아 색상 충전재의 연간 실패율(AFR)은 1%에서 3% 사이이다. 근관 치료를 받은 치아의 AFR은 2%에서 12% 사이이다. 실패의 주요 원인은 충전재 주변에서 발생하는 우식과 실제 치아의 파절이다. 이는 개인의 우식 위험과 이갈이와 같은 요인과 관련이 있다.[15]3. 5. 2. 간접 수복 재료
간접 수복은 먼저 치아를 삭제하고, 인상을 채득하여 치과 기공사에게 보내면, 기공사가 치과의사의 처방에 따라 수복물을 제작하는 방식이다.
4. 역사 속 치과생체재료
18세기에는 납 충전재가 사용되었지만, 부드러운 특성 때문에 19세기에 인기가 없어졌다. 이는 납 중독에 대한 이해가 부족했기 때문이다.
미국 남북 전쟁 시대의 치과 핸드북에 따르면, 19세기 초부터 금속 충전재는 납, 금, 주석, 백금, 은, 알루미늄, 또는 아말감으로 만들어졌다. 펠릿을 충치보다 약간 크게 굴린 다음 기구로 압축하여 채워 넣고, 환자의 입 안에서 모양을 만들고 연마했다. 충전재는 보통 "높게" 남겨두었고, 최종 압축—"다지기"—은 환자가 음식을 씹는 동안 이루어졌다. 남북 전쟁 중에는 금박이 가장 인기 있는 충전 재료였다. 주석과 아말감도 비용이 저렴하여 인기가 있었지만, 낮은 평가를 받았다.
19세기 중반의 치과 진료에 대한 한 조사에 따르면, 남북 전쟁 시기의 7명의 남부 연합 군인의 유해에서 발견된 치과 충전재는 다음과 같았다.
- 금박: 내구성과 안전성 때문에 선호되었다.
- 백금: 너무 단단하고 유연성이 없으며 박으로 만들기 어려워서 거의 사용되지 않았다.
- 알루미늄: 가단성이 부족하여 실패했지만 일부 아말감에 첨가되었다.
- 주석과 철: 남북 전쟁 중에 매우 인기 있는 충전 재료였던 것으로 여겨진다. 금보다 저렴한 재료를 환자가 요구할 때 주석 박이 권장되었지만, 빠르게 마모되었다. 비록 싸고 빠르게 교체할 수 있더라도, 특히 채핀 A. 해리스는 입 안에서 산화되어 충치가 재발할 수 있다는 우려를 제기했다. 주석은 검게 변색되기 때문에 구치에만 권장되었다.
- 토륨: 당시에는 이 원소의 방사능이 알려지지 않았고, 치과의사는 아마도 주석으로 작업하고 있다고 생각했을 것이다.
- 납과 텅스텐 혼합물: 아마도 산탄총 펠릿에서 유래되었을 것이다. 납은 부드럽고 저작에 의해 빠르게 마모되며 유해한 건강 영향을 미치는 것으로 알려져 있어서 19세기에는 거의 사용되지 않았다.
5. 아크릴 중합체 (Acrylic polymers)
아크릴은 의치, 인공 치아, 인상 트레이, 악안면/교정 장치 및 임시 수복물 제작에 사용된다. 하지만 아크릴은 치아 충전재로는 사용할 수 없는데, 경화 과정에서 열과 산을 발생시키고 수축하기 때문에 치수염 및 치주 질환을 유발할 수 있다.
6. 치과생체재료의 문제점 및 개선 방향
6. 1. 아말감의 수은 위해성 논란과 대한민국의 대응
6. 2. 복합 레진의 비스페놀 A 논란
6. 3. 치과생체재료의 평가 및 규제
노르딕 치과 재료 연구소(NIOM)는 북유럽 국가에서 치과 제품을 평가하기 위해 여러 가지 검사를 수행한다. 유럽 연합에서 치과 재료는 의료 기기 지침에 따라 의료 기기로 분류된다. 미국에서는 식품의약국(FDA)이 치과 제품의 규제 기관이다.7. 결론
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