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1 치과용금합금에대한금속프라이머처리와열순환처리가교정용브라켓의전단결합강도에미치는영향 연세대학교대학원치의학과이영기

2 치과용금합금에대한금속프라이머처리와열순환처리가교정용브라켓의전단결합강도에미치는영향 지도황충주교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2008 년월일 연세대학교대학원치의학과이영기

3 이영기의석사학위논문을인준함 심사위원 인 심사위원 인 심사위원 인 연세대학교대학원 2008 년 12 월일

4 감사의글 늦게시작한이논문을제시간에완성할수있도록많은조언과가르침을주신황충주지도교수님께감사드립니다. 바쁘신와중에많은조언을해주신차정열교수님, 이번논문뿐아니라저를교정학으로이끌어주시고항상많은조언과가르침을주시는전윤식교수님께도감사드립니다. 교정학에대해많은가르침을주신박영철교수님, 백형선교수님, 유형석교수님, 이기준교수님, 박선형교수님께도깊은감사를드립니다. 이번실험에많은도움을준김득한선생님, 브라켓을제공해준 Human Technology 에도감사를드립니다. 끝으로저를낳고키워주신부모님과동생, 그리고이제저와가족이된사랑하는샘이와장인, 장모님께감사의마음을전합니다 년 12 월저자씀

5 차 례 그림차례 iii 표차례 iii 국문요약 iv I. 서론 1 II. 연구재료및방법 4 1. 연구재료 4 2. 연구방법 5 가. 시편제작 5 나. 실험군의분류 5 다. 브라켓의부착 6 라. 전단결합강도의측정 7 마. 브라켓접착면파절양상의관찰 8 바. 주사전자현미경을통한브라켓접착면의파절양상관찰 8 3. 통계처리 9 III. 연구결과 금속프라이머적용과열순환처리가전단결합강도에미치는영향 10 가. 금속프라이머의처리와열순환처리가전단결합강도에미치는영향과교호작용의평가 11 나. 열순환처리를시행이전의브라켓전단결합강도 11 다. 열순환처리를시행한이후의브라켓전단결합강도 12 라. 열순환처리전, 후에따른전단결합강도의변화 브라켓접착면파절양상 주사전자현미경이용한접착면의파절양상관찰 16 i

6 IV. 고찰 18 V. 결론 26 참고문헌 27 영문요약 32 ii

7 그림차례 Fig. 1. Equipment and technique for measuring shear bond strength.. 7 Fig. 2. Comparison of shear bond strengths according to metal primers before thermocycling.. 12 Fig. 3. Comparison of shear bond strengths according to metal conditioners after thermocycling. 13 Fig. 4. Scanning electron micrographs of bracket base after debonding 17 표차례 Table 1. The types of metal conditioners assessed in the present study... 4 Table 2. Classification of study groups 6 Table 3. Mean values of shear bond strength before and after thermocycling 10 Table 4. Analysis of variance results for shear bond strength.. 11 Table 5. Frequency distribution of the modified ARI scores and the result of the Fisher's exact test between the groups. 14 iii

8 국문요약 치과용금합금에대한금속프라이머처리와열순환처리가교정용브라켓의전단결합강도에미치는영향 치과용금합금에교정용브라켓접착시금속프라이머와열순환처리가전단결합강도에미치는영향을알아보기위하여 80 개의치과용금합금시편샌드블라스팅만처리한경우와 3 종류의금속프라이머 (Alloy Primer, Metaltite, V-Primer) 처리를시행한군으로분류하고, 이를열순환처리전, 후에따라 8 개군으로분류하였다. 만능물성시험기를사용하여브라켓의전단결합강도를측정하고, modified ARI(Adhesive Remnant Index) scores 를통해브라켓접착면의파절양상을관찰하여다음과같은결과를얻었다. 1. 열순환처리를시행하기이전에는금속프라이머의적용시샌드블라스팅만 단독으로처리한경우에비하여통계적으로유의성있는전단결합강도의증가가 있었다 (p < 0.05). 2. 열순환처리를시행한이후에는금속프라이머의처리에의한전단결합강도의 변화는유의성이없었다 (p > 0.05). 3. 금속프라이머를적용한경우열순환처리이전에는파절양상이브라켓과 iv

9 접착제계면에서의파절발생빈도가높았으나, 열순환처리이후에는각군간 파절양상에유의한차이가없었다. 이상의연구를통하여, 금속프라이머의적용이치과용금합금에대한교정용브라켓접착시초기접착강도에서는유의성있는결합력의증가를보이나, 열순환처리이후결합강도에서는유의한차이가없는것으로나타나금속프라이머에의한결합력증가가교정치료기간동안않을것으로생각한다. 핵심되는말 : 접착강도, 브라켓, 금합금, 금속프라이머 v

10 치과용금합금에대한금속프라이머처리와열순환처리가교정용브라켓의전단결합강도에미치는영향 ( 지도교수 : 황충주 ) 연세대학교대학원치의학과 이영기 I. 서론 최근성인환자들의교정에대한관심이증가함에따라과거에비해성인교정환자의비율이점차늘어나고있다. 성인환자는청소년환자에비해광범위한치아우식및치주질환에이환되어있으며, 외상에의한상실치의보철치료혹은손상치의수복치료를받은경우가많으므로, 금관치료를받은환자들이상대적으로많다. 금관치료에는전통적으로치과용금합금을사용하는데이는높은귀금속함유로인해구강내에서변색과부식이드물며, 높은밀도로우수한주조성을보여보철혹은수복치료에널리사용되고있다. Buonocore(1955) 의법랑질산부식법소개와 Newman(1965) 이브라켓의직접접착법을도입한이래브라켓의직접접착법은지속적으로발전하여, 현재까지전세계적으로약 35년간성공적으로사용되어왔다. Millett 등 (1998) 의연구에따르면직접접착법을이용한교정용브라켓부착시평균적인접착실패율은 1

11 6% 였다. 이러한낮은실패율로접착법이대부분의교정장치부착에이용하게되었으며, 구치부에서밴드의사용빈도도함께감소하게되었다 (Keim 등 2002). 그러나, 높은접착성공률을보이는전통적인산부식법은금합금에서는기계적인결합력이약해이를치과용금합금에적용하기에는효과적이지못했고, 직접접착법이많은발전을이룬지금까지광범위한수복물이존재하는경우에는교정용밴딩을하고있다. 치주적인측면에서 Boyd와 Baumrind(1992) 는브라켓이부착된구치보다밴딩을시행한구치에서치태지수, 치은출혈지수, 치주낭깊이등의모든계측치가높게나타났다고하였고, 특히성인에서결합조직의부착 소실이인접치간부에서높게나타난다고보고하였다. Proffit 등 (2007) 은밴드 의변연부분이치주조직의청결유지를어렵게하므로성인에서는교정용브라켓의직접접착술식을사용하는것이좋다고하였다. 현재까지금합금에대한교정용브라켓의접착력증가를위해시키려는많은연구가시도되어왔다. Wood 등 (1986) 은금관의표면을치과용스톤으로거칠게하여결합강도를증가시키는시도를했고, Andreason과 Stieg(1988) 은샌드페이퍼로금관을거칠게하여기계적결합력을증가시키려하였으나, 이러한방법을통한결합강도의증가는미비하다고보고하였다. 이후 Buyukyilmaz 등 (1995) 은다양한표면처리와수종의접착제를이용한치과용금합금에대한교정용브라켓의접착강도실험을통하여, 샌드블라스팅, 주석도금과 4-META metalbonding adhesive resin(superbond C & B) 이높은결합강도를제공한다고하였다. 그러나, 주석도금의구강내사용은 Food and Drug Administration(FDA) 의승인을받지못하였고, 금속접착성모노머를함유한접착성레진시멘트는임상에서적용하기에복잡한접착과정을거치며, 긴경화시간으로인해수분조절이어렵다는단점이있었다. 또한접착성레진시멘트에포함된금속접착성모노머 2

12 는환원제와반응하여중합이되지않거나, 보존중중합개시로인해재료의화학적안정성에좋지못한영향을미칠수있어서, 금속접착성모노머를용매에녹인금속프라이머가개발되었다. 금속프라이머를이용한결합강도실험은보철영역에서레진접착성보철물 (resin bonded fixed partial denture) 을위하여시행되어왔으며, 다양한조성의합금을사용하여상품화되어있는프라이머의효과를비교평가하는연구가많았다. 그러나금합금표면에대한교정용브라켓접착실험에서금속프라이머의효과를평가한보고는드물었고, 임상적으로금합금표면에간편하게적용가능한금속프라이머와광중합형레진의조합에대한연구는미비한실정이다. 본연구에서는금속프라이머와광중합형레진을이용하여브라켓부착시금속프라이머의적용에따른전단결합강도의변화를알아보고, 그효용성에대하여평가하였다. 그리고구강내환경을재현하기위해열순환처리 (thermocycling) 를하였고, 열순환처리전, 후의전단결합강도의변화에대하여비교평가하였다. 또한브라켓탈락이후남아있는잔여레진의양상과주사전자현미경 (SEM) 사진을통해사용된금속프라이머에의한파절양상의변화에대하여연구하였다. 3

13 Ⅱ. 연구재료및방법 1. 연구재료 본실험에사용한금합금은치과용 type Ⅲ 금합금 (Ad-48, 알파덴트, Korea, Au 48%, Pd 3.5%, Ag 37%, 기타 11.5%) 을사용하였고, 금합금제조사 의판형상품을시편으로사용하였다. 실험에사용한브라켓은하악전치부용 Magnum Bracket(Human Technology, Korea) 을사용하였으며, 브라켓기저면 의처리는시행하지않았다. 계측한브라켓의접착기저면적은 9.58 mm 2 이었다. 치과용금합금표면에샌드블라스팅을위하여 MicroEtcher II(Danville Materials, 3420 Fostoria Way, San Ramon) 를사용하였다. 실험에사용한귀금 속프라이머는 Alloy Primer (J. Morita USA Inc, Tustin, CA.), Metaltite (Tokuyama America Inc, San Mateo, CA.), V-Primer (Sun Medical Co, Ltd, Moriyama, Japan) 였다 (Table 1). Table 1. The types of metal conditioners assessed in the present study Trade name Manufacturer Functional monomer Solvent Alloy Primer J. Morita USA Inc, Tustin, CA. VTD and MDP Acetone Metaltite Tokuyama America Inc, San Mateo, CA. MTU-6 Ethanol V-Primer Sun Medical Co., Japan VTD Acetone VTD, 6-(4 6 (4-vinylbenzyl vinylbenzyl-n-propyl)amino propyl)amino-1,3,5 1,3,5-triazine triazine-2,4 2,4-dithiol, dithiol,- dithione tautomer; MDP, methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate; MTU- 6, 6-methacryloyloxyhexyl 6 2-thiouracil 2 thiouracil-5-carboxylate. carboxylate. 4

14 접착제로는 Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, CA, U.S.A.) 를사용하였 다. 교정용광중합기는 Flipo plasma Arc curing light (Lobel, France) 를사용 하였고, 중합기의광도는 1900 mw/cm 2 이었으며, 2 초씩연속하여 3 회, 총 6 초간 조사하였다. 2. 연구방법 가. 시편제작 판형의금합금의한쪽면이노출되도록판상의금합금을 Vacuum formed plastic(drufolen H, Dreve Co, Germany) 을이용해제작한틀에넣은뒤교정 용아크릴릭레진 Orthocryl (Dentaurum, Germany) 로고정하여시편을제작 하였다. 모든시편은 #600사포로연마하고, Polishing한뒤, 50μm aluminum oxide 입자를 7 kg/cm 2 의압력으로샌드블라스팅처리를하였다. 샌드블라스팅은금합금표면과 1cm 거리에서 5초간분사후 air syringe를이용하여세척건조하였다. 나. 실험군의분류 총 80 개의시편을프라이머를처리하지않은군과 3 종류의금속프라이머적용 에따라 4 개군으로나누고, 각군을다시열순환처리 (thermocycling) 을하지 않은군 (A-D), 열순환처리 (thermocycling) 를시행한군 (A -D ) 으로총 8 개 군으로분류하였다 (Table 2). 5

15 Table 2. Classification of study groups Before Thermocycling After Thermocycling Study Group Surface Treatment Study Group Surface Treatment A Sandblasting A Sandblasting B Sandblasting + Alloy primer B Sandblasting + Alloy primer C Sandblasting + Metaltite C Sandblasting + Metaltite D Sandblasting + V-primer D Sandblasting + V-primer 다. 브라켓의부착 금속프라이머를적용하지않은군은 Transbond XT 에포함된프라이머를 시편과브라켓접착면에바르고접착제로 Transbond XT 를적용하여동일실 험자가부착하였다. 각금속프라이머를적용한군은제조자의지시에따라금속 프라이머를도포한후프라이머를처리하지않은군과동일한방법으로교정용 브라켓을부착하였다. 브라켓은다이알게이지를이용하여 300 gm 의힘으로균일 한두께의피막도를갖는레진층을형성하였고, 브라켓주변의과량의레진을즉 시제거한후광원을조사하였다. 브라켓을부착한모든시편은 Nigel 등 (1994) 의연구에서와같이항온수조를 이용하여 37, 100% 상대습도하에서 24 시간보관하여잔류단량체를제거하고 중합도를높였다. 열순환처리를시행한군은 5, 55 수중에서각 20 초간체 류조건으로열순환처리하였으며, 총 1000 회의열순환을하였다. 6

16 라. 전단결합강도측정 전단결합강도의측정을위하여만능물성시험기 (Model 3345, Instron Co. USA) 를사용하였다 (Fig. 1). 시편을 zig에고정한후분당 1 mm의 crosshead speed로브라켓과금합금시편의접착부위에하중을가하여, 브라켓이탈락되는순간의최고하중 (N) 을측정하고, 이하중을브라켓기저면적으로나누어전단결합강도를 Mpa 단위로표시하였다. Fig 1. Equipment and technique for measuring shear bond strength. a, Instron machine(model 3345, Instron Co. USA); b, Schematic illustration for testing the shear bond strength. 7

17 마. 브라켓접착면파절양상의관찰전단결합강도실험후시편을확대경을이용해 10배확대하에서관찰하여, 남아있는레진의양에따라, 1984년 Artun과 Bergland에의해소개한접착제잔류지수 (Adhesive Remnant Index, ARI) 의개량형인 modified ARI scores 를이용하여파절양상을점수화하였다. 1. All composite remained on the tooth 2. More than 90% of the composite remained on the tooth 3. Between 10% and 90% of the composite remained on the tooth 4. Less than 10% of the composite remained on the tooth 5. No composite remained on the tooth 바. 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope) 을통한브라켓접착면의파절양상관찰프라이머를사용한군과사용하지않은군에서빈도가높은 modified ARI index 표본중일부를선택하여파절양상을관찰하기위하여주사전자현미경 (S- 3000N, Hitachi, Ltd, Japan) 으로치과용금합금시편과브라켓을관찰하였다. 사용한시편은백금도금 (platinum coating) 하였다. 8

18 3. 통계처리 계측된자료들을 SAS system 프로그램을이용하여통계처리하였다. (1) 각실험군의전단결합강도의평균및표준편차를산출하였다. (2) 금속프라이머의처리와열순환처리에따라전단결합강도에변화가있는지확인하기위해이원분산분석 (two-way ANOVA) 을시행하였다. (3) 프라이머의처리가전단결합강도에미치는영향을알아보기위하여일원분산분석 (one-way ANOVA) 을시행하였고, 유의수준 5% 에서다중비교 (multiple comparison) 를위한투키검정 (Tukey s studentized range test) 으로사후검정 을하였다. (4) 파절양상이유사한 ARI 1, 2를한개의군으로묶고, ARI 4, 5를하나의군으로묶어총 3개의군으로분류하여 Fisher's exact test를이용하여프라이머의사용과파절양상을나타내는 modified ARI index와의연관성분석을시행하였다. 9

19 III. 연구결과 1. 금속프라이머의적용과열순환처리가브라켓의전단결합강도에미치는영향 각실험군에서의전단결합강도의평균과표준편차는다음과같다 (Table 3). Table 3. Mean values of shear bond strength before and after thermocycling (unit : MPa) Study Group Before Thermocycling Mean SD grouping Study Group After Thermocycling Mean SD grouping A a A c B b B c C b C c D b D c SD, Standard deviation; grouping rouping(small letter),, identical letters(a,b,c) indicate that the values are not statistically different (p ( > 0.05). 10

20 가. 금속프라이머의처리와열순환처리가전단결합강도에미치는영향과교호 작용의평가 (Table 4). Table 4. Analysis of variance results for shear bond strength Source of Variation df Sum of squares Mean square F-value p-value Primer Thermocycling < Primer Thermocycling df, degree of freedom 이원분산분석 (two-way ANOVA) 을이용한결과, 금속프라이머와열순환처 리는브라켓의전단결합강도에영향을주지만, 교호작용 (interaction) 의효과는 나타나지않았다 (p > 0.05). 나. 열순환처리를시행이전의브라켓전단결합강도 (Fig. 2) 열순환처리를하지않은경우, 샌드블라스팅만시행한군 (A), Alloy primer 처리군 (B), Metaltite 처리군 (C), V-primer 처리군 (D) 의전단결합강도의평균은각각 5.83, 7.62, 7.87, 8.07 Mpa 로, 금속프라이머를적용한군의평균전단결합강도가더높게나타났다. 네집단의전단결합강도에대하여일원분산분석 (one-way ANOVA) 을실시한결과전단결합강도에차이가있는것으로나타났다 (p < 0.05). 투키 11

21 검정 (Tukey s studentized range test) 을통해사후검정을실시한결과, A 군과 B 군, A 군과 C 군, A 군과 D 군사이에서통계적으로유의한차이가관찰되었다 (p < 0.05). 실험에사용한 3 종류의금속프라이머에따른결합강도의차이는 보이지않았다. 즉, 금속프라이머를처리한군은모두대조군 (A) 에비하여높은 전단결합강도를보였다. Fig 2. Comparison of shear bond strengths according to metal primers before thermocycling. Groups connected by color line are statistically different in shear bond strength(p < 0.05) 다. 열순환처리를시행한이후의브라켓전단결합강도 (Fig. 3) 열순환처리를시행한경우, 샌드블라스팅만시행한군 (E), Alloy primer 처리 군 (F), Metaltite 처리군 (G) 그리고 V-primer 처리군 (H) 의전단결합강도의 평균은각각 5.08, 6.14, 6.03 그리고 6.49 Mpa 이었다. 12

22 네집단의전단결합강도에대하여일원분산분석 (one-way ANOVA) 을실시한 결과열순환처리이후의전단결합강도에는네집단간에유의한차이가 없었다 (p > 0.05). Fig 3. Comparison of shear bond strengths according to metal conditioners after thermocycling. There were no significant differences in the groups (p > 0.05). 라. 열순환처리전, 후에따른전단결합강도의변화 열순환 1000 회시행전, 후의전단결합강도비교에서샌드블라스팅만시행한 경우에는 12.9%, Alloy primer 를사용한경우엔 19.4%, Metaltite 를사용한 경우에는 22.9%, V-primer 를적용한경우엔 19.6% 의결합력감소를보였다. 13

23 2. 브라켓접착면파절양상 브라켓의탈락이후시편의표면에남은접착제의양을 modified ARI(Adhesive Remnant Index) scores를이용하여파절양상을관찰하였다 (Table 5). 금속프라이머처리와파절양상과의연관성을알아보기위하여 Fisher's Exact test를이용하여통계적처리를시행하였다 (Table 5). Table 5. Frequency distribution of the modified ARI scores and the result of the Fisher's exact test between the groups. Group n modified ARI scores A B C D Fisher's exact test p = Group n modified ARI scores A B C D Fisher's exact test p = 열순환처리를시행하기이전에는, Fisher s exact test 결과금속프라이머 적용과파절양상사이에유의한차이가있었다 (p < 0.05). 즉, 금속프라이머를 사용하는경우, 파절이접착제와금합금시편의계면보다브라켓과접착제 계면에서파절이일어나는경우가많았다. 열순환처리를시행한이후에는, 금속 14

24 프라이머처리유무에유의한차이는없었다 (p > 0.05). 즉, 열순환처리이후, 금속프라이머의사용과파절양상사이에는연관성을보이지않았다. 15

25 3. 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope) 을이용한접착면의파절양상관찰 전체시편중 Modified ARI score의빈도가높은것을선별하여주사전자현미경으로브라켓기저면의파절양상을관찰하였다 (Fig 4). 금속프라이머의처리유무에따른파절양상의차이는보였지만, 실험에사용한 3종의금속프라이머간의차이는없었기때문에샌드블라스팅만시행한군과 V-primer를사용한군의시편을사용하였다. 16

26 Fig 4. Scanning electron micrographs of bracket base after debonding (original magnification ⅹ 50). a, Before thermocycling, only sandblasting specimen came loose in gold alloy/adhesive with all adhesive remaining on the braket base; b, After thermocycling, only sandblasting specimen also came loose in gold alloy/adhesive interface; c, Before thermocycling, Vprimer treated specimen came loose in adhesive/bracket interface without any adhesive remaining on the bracket base; d, After thermocycling, Vprimer treated specimen also came loose occurred in adhesive/bracket interface. 금속 프라이머의 적용 없이 샌드블라스팅만 시행한 경우, 파절은 금합금 표면과 레진 접착제 사이에 발생했으며, 금합금 표면에는 잔여 레진이 거의 없었고, 브라 켓 기저면에 대부분의 레진 접착제가 부착되어 있었다. 금속 프라이머를 적용한 경우에 파절은 브라켓 기저면과 접착제 사이에서 발생했으며, 대부분의 접착제는 금합금 표면에 남아 있었고, 브라켓 기저면 mesh에 일부 접착제만이 남아 있었다. 17

27 Ⅳ. 고찰 고정식교정장치를이용한치료에서브라켓탈락은치료의효율을감소시키고, 치료기간을연장하는문제를일으킨다. 따라서교정치료기간동안에브라켓이적절한결합강도를유지하는것이중요하다. 그러나, 치과용금합금에브라켓을접착하는경우, 전통적인산부식에의한기계적인결합력의증진을얻을수없으므로자연치에비하여낮은결합강도를보여자주탈락하는문제가있었다. 이러한문제를극복하기위하여기계적, 화학적방법이이전문헌에서소개되어왔으며, Buyukyilmaz와 Zachrisson(1995) 은샌드블라스팅을통한기계적방법, 주석도금, 4-META metal-bonding adhesive resin(superbond C & B) 를이용한화학적방법으로높은결합력을얻을수있다고하였다. 그러나이러한화학적방법은사용이제한되거나임상에서의적용이복잡하다는단점을가진다. Zachrisson(2000) 은금합금에대한브라켓접착강도를증가하려는이전에다양한방법들이실험실에서는높은결합강도를보이지만, 임상적용시만족스럽지못한결과를보이며결합강도가낮다고보고하였다. 레진과금속사이에화학적인결합을얻기위해서는금속표면에적절한산화막이존재하여야한다. 그러나귀금속표면에서는비귀금속에비하여표면의 metal oxide의양이적기때문에화학적결합을통한결합강도의증가를얻기어려워금속표면에접착력의증가를위하여부가적인처리가필요했다. Kojima 등 (1987) 는 thione(=s) 혹은 thiol(=sh) 을함유한 6-(4-vinylbenzyl-npropyl)amino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol,-dithione tautomer (VTD or VBATDT) 가귀금속과화학적결합이가능하다고보고하였다. 이를바탕으로금속프라이머인 V-Primer agent(sun Medical Co., Moriyama, Japan) 가 18

28 1980년대후반개발되었다. Atsuta 등 (1992) 은 V-Primer와샌드블라스팅처리를시행한경우다른부가적인복잡한과정없이도적절한접착강도를얻을수있다고보고하였다. 이전의연구에서 V-Primer와접착성레진인 4- META/MMA-TBB(4-methacryloxyethyl trimellitiate anhydride/methyl methacrylate-tri-n- butylborane) 를사용하는경우귀금속에서적절한결합강도를보였다고하였다. 그러나 TBB를개시제로사용하지않은다른레진과함께사용하는경우제한적인결과를보인다는보고가있었고, 이에각제조사에서다른구조식의금속프라이머를소개하였다. 이러한금속프라이머는모두황화합물을포함하고있으며, 이를통해화학적결합이이루어져높은결합강도를보였다고주장하고있다. 현재상업적으로다양한금속프라이머가소개되어있으며, Atsuta 등 (1992), Yoshida와 Atsuta(1999), Matsumura 등 (2001), Koishi 등 (2006) 이다양한금속프라이머를귀금속에사용한결과프라이머의처리를통해귀금속과레진간에높은결합강도가가능하다고하였다. 그러나, 기존의연구결과는보철영역에서의연구로, 브라켓접착시금속프라이머에대한연구는드물었다. 교정영역에서는민등 (2000) 이금합금에브라켓접착시샌드블라스팅과금속프라이머의적용으로실험에사용한모든레진에서높은강도를가진다고보고하였으나, 교정용광중합형레진은실험군에포함하지않았다. 류등 (2003) 은교정용레진인 Transbond XT와금속프라이머중하나인 Metaltite의사용시 1~2 Mpa의결합력의증가가나타남을보고하였다. 이번실험에서는교정용광중합형레진인 Transbond XT와다양한금속프라이머의적용을통해금합금에브라켓접착시금속프라이머의효과에대하여알아보고자했다. 19

29 실제구강내에서금합금을이용한보철물은비심미성으로인해구치부에서만사용하지만, 이번실험에서는구치부용브라켓이아닌전치부브라켓을이용하여실험을시행하였다. 구치부브라켓의경우, 기저면의형태가균일하지않아레진의균일한피막도를얻을수없어균일한기저면의형태를가진하악전치부브라켓을이용하였다. 브라켓탈락시측정하는하중 (N) 은기저면넓이가넓을수록높은값을갖지만, 이실험에서는하중 (N) 을브라켓기저면적으로나누어단위면적당전단결합강도 (MPa) 를측정하였기때문에하악의전치부브라켓을사용하는것이가능했다. 사용한금속프라이머는 VBATDT(VTD) 를포함한 V-Primer (Sun Medical Co, Ltd, Moriyama, Japan), MTU-6를포함한 Metaltite (Tokuyama America Inc, San Mateo, CA), VBATDT와 MDP(10-methacryloxydecyl dihydrogen phosphate) 를포함한 Alloy Primer (J. Morita USA Inc, Tustin, CA) 였다. V- primer는 1986년처음소개되어많은연구가이루어져있는금속프라이머로, VBATDT 모노머가아세톤에함유되어있으며, VBATDT에존재하는 Thione(=S) 기를이용하여귀금속과화학적결합이가능한것으로알려져있다. Metaltite는 ethanol을기본으로하여 thiouracil 모노머를함유하며, MTU-6의구조가 VTD 구조와유사한형태를가지며, 이금속프라이머또한 MTU-6에포함된황화합물을이용하여귀금속과접착한다. Metaltite는 ethanol을기본으로하고, 휘발성이아세톤에비해낮기때문에, 조작시간이나취급이아세톤을사용한금속프라이머비해유리한장점이있다. 이프라이머는 Yanagida 등 (2001) 의연구에서 4개의프라이머 (Alloy primer, Metal primer, Metaltite, V-primer) 중가장높은평균강도를보였다는보고가있다. 이런 Alloy primer는 dual functional primer로황화합물프라이머와인산염계프라이머가 20

30 동시에함유되어있는프라이머로귀금속, 비귀금속모두에효과가있는것으로알려져있다. 금속프라이머는특별한기구를필요로하지않고, 도포만으로간단하게적용가능하기때문에임상에서사용이용이한장점이있다. 본연구에서는금속프라이머의적용, 열순환처리두가지요인이있었기때문에교호작용의발생을알아보기위해이원분산분석 (two-way ANOVA) 를시행하였다. 이원분산분석을시행한결과, 금속프라이머, 열순환처리두가지요인은모두브라켓의전단결합강도에영향을주지만, 교호작용 (interaction) 의효과는나타나지않았다 ( p > 0.05). 따라서두요인의효과를각기분리하여분석하는것이가능했다. 열순환처리전, 4개의군을비교한결과, Alloy primer, Metaltite, V-primer의평균전단결합강도는 7.62, 7.87, 8.07 Mpa로, 금속프라이머를사용하지않은경우인 5.83Mpa 보다높았다. 일원분산분석 (one-way ANOVA) 과투키 검정 (Tukey s studentized range test) 을이용한통계학적평가결과, Alloy Primer, Metaltite, V-primer에서유의성있는차이가있었다. 이러한금속프라이머의접착기전은 Kojima 등 (1987) 에의해 free mercapto group이 palladium과화학적결합을이루는것으로보고되었고, 최근 Suzuki 등 (1999) 은라만분광기를이용하여 VBATDT와금합금의 2단계결합기전을보고하였다. VBATDT의 thione(=sh) 구조를 thiol(=s) 구조로바꾸어 Au, Ag, Cu내로화학적흡수가일어나며, 이흡수된모노머가다른모노머와탄소이중결합으로 polymer network를형성한다고하였다. MTU-6의결합기전은알려져있지않지만, thiouracil monomer로 VBATDT와유사한구조를가진다고알려져있으며, VBATDT의결합기전이동일하게적용된다. Alloy primer는 21

31 VBATDT와 MDP(10-methacryloxydecyl dihydrogen phosphate) 를포함한 dual functional primer로함유된모노머중 MDP는인산염계모노머로금속표면의산화막과의수소결합과금속이온과접착제사이의정전기적인력, van der waals force를통해결합이이루어진다고알려져있다. 그러나귀금속표면에서는산화막이비귀금속에비하여잘형성되지않기때문에, 귀금속보다는비귀금속에효과적인모노머이다. 류등 (2003) 의연구에서 Transbond XT와 Metaltite를사용하여브라켓을부착하는경우유의성있게높은인장접착강도를얻었다는결과를보고했고, 이번실험과유사한양상을보였다. 그러나결합력은 Metaltite를처리하기이전에평균 3.61Mpa, 처리한이후 5.81MPa로이번실험결과에비해낮은값을보였다. 이는이번실험에서사용한금합금의함량이 48% 로상대적으로낮아서이전실험에비해더많은산화막의형성이가능했고, 인장강도실험이아닌전단강도실험을시행한것이원인으로사료된다. 실험에사용한 3종류의금속프라이머에따른결합강도의차이에대해서는통계적으로유의성있는차이가없었다. 이는이전 Yanagida 등 (2001) 의보고에서 Metaltite를사용하는경우에더높은결합강도를보인다는결과와차이가있다. 이러한차이는실험에사용한금속의종류와접착제의종류가다르기때문이다. V-primer와 Metaltite의구조식은거의유사하며, 기능을하는부위는 thiol(=s) 구조로동일하기때문에결합력에서큰차이가없을것으로생각하며, Alloy primer는 VBATDT, MDP 두가지성분을함유하는데, 이번실험에사용한금합금의성분은 Au 48%, Pd 3.5%, Ag 37%, 기타 11.5% 로비귀금속의비율이낮기때문에 MDP 모노머에의한추가적인결합력증가가없었다. 따라서, 실험에사용한 3가지금속프라이머간의결합력은통계학적으로 22

32 유의한차이가없었다. 열순환처리이후평균전단결합강도의감소량은 12.9%, Alloy primer 를 사용한경우에는 19.4%, Metaltite 를사용한경우에는 22.9%, V-primer 를적용한경우에는 19.6% 의결합력이감소하였다. 열순환처리의효과는 Tanaka 등 (1986) 은온도변화에따른피로축적으로인하여계면에서물의확산이가속화되어결합력의감소를일으킨다고하였고, Sparrius 와 Grossman(1989) 은열순환처리에의한수축과팽창이가속화되고레진의물흡수로인한수화팽창이일어나며, 접착레진과금속사이에는압축과인장응력이반복적으로일어나결합력의감소를보인다고하였다. 열순환처리를시행한이후, 샌드블라스팅만시행한군 (A ), Alloy primer 처리를한군 (B ), Metaltite 처리를한군 (C ) 그리고 V-primer 처리를한군 (D ) 의평균전단결합강도의평균은각각 5.08, 6.14, 6.03 그리고 6.49 Mpa 로, 금속프라이머를적용한군의평균전단결합강도가더높게나타났지만, 통계학적인처리결과각군사이에결합강도에는차이가없는것으로나타났다. 이를통해심한온도변화와수분에의한피로가누적된경우, 금속프라이머의적용을통한결합력의증가는통계학적으로유의한차이가없었다. Atsuta 등 (1992) 은 Pd, Au 에 V- Primer 를사용한접착시편에서열순환처리이전에는높은결합력을보이나, 열순환처리후에는이러한효과를보이지않는다고하였으며, 비슷한결과를보였다. 열순환처리시장기간수분에노출되고, 심한온도변화에의한팽창량의차이로인해접착계면에물의확산이발생하며, 금속프라이머는수분의접촉에 민감하여결합강도에영향을미치는것으로보인다. 이에대하여 Moulin 등 (1999) 은 V-Primer 로처리된팔라디움과금합금의경계면은물접촉에 대하여매우민감하다고보고한바있다. 23

33 반면, Matsumura 등 (1999) 의연구에서는 V-primer 를적용한경우열순환 처리이후에도높은결합강도를보인다고보고하였다. 그러나이실험에서는 접착성레진인 TBB(tri-n-butylborane) 레진을접착제로사용하였다. Yoshida 등 (1999) 의연구에의하면귀금속에서 TBB 레진을접착제로사용하는경우, CQ(camphoroquinone) 에의해중합을개시하는광중합형레진보다높은결합강도를보였으며, 열순환처리이후에도높은결합강도를유지한다고보고하였다. 이는 4-META/TBB resin 이접착성레진으로레진자체에 4- META 라는접착성성분을가지기때문으로사료된다. Modified ARI index scores를통한파절양상관찰에서는, 열순환처리를시행하기이전에는, 프라이머처리와파절양상사이에연관성이있었다. 금속프라이머를사용하는경우, 파절양상이접착제와금합금시편의계면보다브라켓-접착제계면에서의파절이발생한결과를얻었다. 이는금속프라이머를처리한경우, 금합금과레진사이의결합강도증가했다는이번연구의결과를반영하며, 금속프라이머를사용한경우, 오히려파절이레진과브라켓의계면사이에서발생함을보여준다. 열순환처리를 1000회시행한이후, 파절양상과프라이머의처리유무사이에통계적인연관성은없었다. 이는열순환처리이후각군간의전단결합강도의차이에통계적인유의성이없다는이번결과를반영한다. Reynolds(1979) 는브라켓의접착강도가최소 5.9 ~ 7.8 MPa 정도인경우, 대부분의임상적인상황에서적절한결합력을가진다고제시하였다. 이실험결과샌드블라스팅만시행한경우에는적절한전단결합강도를갖지못하지만, 금속프라이머를사용한경우, 1~2MPa 정도의접착강도증가가보여서초기에적절한결합강도를보였다. 하지만열순환처리를통해온도변화와수분노출이라는 24

34 스트레스를부여한이후, 금속프라이머를사용한군에서평균결합력이높았으나, 그값은통계적으로유의한차이가없었다. 따라서이러한금속프라이머와광중합레진의사용은초기강도에서는적절한결합력을제공하나, 구강내에서의체류시간이길어지며레진이스트레스를받으면금속프라이머에의한결합력증가효과가사라진다라고사료된다. 이러한실험실에서의결합강도연구는 Zachrisson(2000) 의지적대로, 임상에서의적용하는데에몇가지한계점을가진다. 우선지속적인전단력을가하는실험법과달리실제임상에서는브라켓탈락시지속적인힘이가해지는상황이아니며, 힘의종류가다르고, 온도, 하중, 습도, 산도, 치태의존재와같은다양한구내환경이실험에서는재현이어렵다. 그러나결과에대한상대적인평가를통해가장유용한재료의조합을예상할수있다. 금합금에대한교정용브라켓의접착은다양한방법이존재하며, 실험을통한성공적결과가보고되어왔으나실제임상에서는여전히제한적인결과를보인다. 향후부분적으로알려져있는금속프라이머의접착기전에대한추가적인연구가필요하며, 이를바탕으로다양한접착제와의조합을통한결합강도의변화에대한연구가필요하다. 또한금합금에사용할수있는임상에서적용이간편하고, 적절한결합강도를갖는접착법의개발을필요로한다. 25

35 V. 결론 치과용금합금에교정용브라켓접착시금속프라이머와열순환처리가전단결합강도에미치는영향을알아보기위하여 80개의금합금시편을이용하여 3종류의프라이머처리와열순환처리전, 후의전단결합강도실험을통해다음의결과를얻었다. 1. 열순환처리를시행하기이전에는금속프라이머의적용시샌드블라스팅만 단독으로처리한경우에비하여통계적으로유의성있는전단결합강도의증가가 있었다 (p < 0.05). 2. 열순환처리를시행한이후에는금속프라이머의처리에의한 전단결합강도에서유의성이없었다 (p > 0.05). 3. 금속프라이머를적용한경우열순환처리이전에는파절양상이접착제와 금합금시편의계면보다브라켓과접착제계면에서의파절발생빈도가높았으나, 열순환처리이후에는유의한차이가없었다. 이상의연구를통하여, 금속프라이머의적용이치과용금합금에대한교정용브라켓접착시초기접착강도에서는유의성있는결합력의증가를보이나, 열순환처리이후전단결합강도에서는유의한차이가없는것으로나타나금속프라이머에의한결합력증가가유지되지않는다고생각한다. 26

36 참고문헌 류동범, 권태엽, 권용훈, 김교한. 금합금의프라이머처리가교정용브라켓의접착 에미치는영향. 대한치과기재학회지 30: , 민지현, 황현식, 김종철. 치과용금합금의표면처리에따른교정용브라켓의전단 결합강도변화. 대한치과교정학회지 30: , 이장열, 유형석, 유영규. Y 대학교치과대학병원교정과내원환자의지역분포와부 정교합분류에관한연구대한치과교정학회지 29: Andreasen GF, Stieg MA. Bonding and debonding brackets to porcelain and gold. Am J Orthod Dentofacial Orthop 93: , Artun J, Bergland S. Clinical trials with crystal growth conditioning as an alternative to acid-etch enamel pretreatment. Am J Orthod 85: , Atsuta M, Matsumura H, Tanaka T. Bonding fixed prosthodontic composite resin and precious metal alloys with the use of a vinyl-thiol primer and an adhesive opaque resin. J Prosthet Dent 67: , Boyd RL, Baumrind S. Periodontal considerations in the use of bonds or 27

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39 Louis: Mosby; 2007, Reynolds IR. A review of direct orthodontic bonding. Br J Orthod 2: , Sparrius O, Grossman ES. Marginal leakage of composite resin restorations in combination with dentinal and enamel bonding agents. J Prosthet Dent 61: , Suzuki M, Fujishima A, Miyazaki T, Hisamitsu H, Kojima K, Kadoma Y. A study on the adsorption structure of an adhesive monomer for precious metals by surface-enhanced Raman scattering spectroscopy. Biomaterials 20: , Tanaka T, Fujiyama E, Shimizu H, Takaki A, Atsuta M. Surface treatment of nonprecious alloys for adhesion-fixed partial dentures. J Prosthet Dent 55: , Wood DP, Jordan RE, Way DC, Galil KA. Bonding to porcelain and gold. Am J Orthod 89: , Yanagida H, Matsumura H, Atsuta M. Bonding of prosthetic composite material to Ti-6Al-7Nb alloy with eight metal conditioners and a surface 30

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41 Abstract Effect of metal primer and thermocycling on shear bonding strength between the orthodontic bracket and the gold alloy Young kee Lee Department of Dentistry The Graduate School, Yonsei University (Directed by Professor Chung Ju Hwang, D.D.S., Ph.D.) The purpose of this study was to evaluate the effect of metal primers and thermocycling on shear bond strength between the orthodontic bracket and the gold alloy. For this study, 80 specimens of made of the dental gold alloy were divided into 8 groups based on the combination of metal primers(none, Alloy primer, Metaltite, V-primer) and thermocycling(before thermocycling, after thermocycling). Shear bond strength testing was performed in a universal testing machine. Bond failure sites were classified by a modified ARI(Adhesive Remnant Index) scores. The results were as follows: 1. All metal primer treated groups showed a significantly higher shear bond 32

42 strength than only sandblasting treated group before thermocycling(p < 0.05). 2. There were no significant differences on shear bond strength in the groups after thermocycling(p > 0.05). 3. Bond failure sites of metal primer treated group before thermocycling occurred at gold alloy/adhesive interface, whereas there were no differences on bonding failure sites in the groups after thermocycling. These findings suggest that a using metal primer to gold alloy enhance bracket bond strength at initial bond strength. But, this effect did not showed after thermocycling. Key words : Bond strength, Bracket, Gold alloy, Metal primer 33