- 대한치과보철학회지 Vol. 24 No. 1, 1986 - 식각된비귀금속합금과법랑질을복합레진계시멘트로접착시킨경우의접착인장강도에관한연구 서울대학교치과대학보철학교실 박헌석 이선형 양재호 장완식 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 실험재료및방법 Ⅲ. 실험성적 Ⅳ. 총괄및고안 Ⅴ. 결론참고문헌영문초록 < 목차 > I. 서론 1973 년프랑스의 Rochette (1) 가하악전치의 splinting case 에 perforated retainer 를레진으로접착시켜본이래로현재에이르기까지 resin bonded retainer 에대한많은연구가행하여져왔다. 1976 년 Dunn 과 Reisbick (2) 은 ceramic coating 의기계적유지를얻기위하여크롬 - 코발트합금을전기화학적으로식각시켰었다. 1979 년 Tanaka (3) 는 acrylic resin veneer 의기계적유지를얻기위해비귀금속합금을 pitting corrosion 시킨바있다. 1979~1980 년동안에는매릴랜드대학의 Thompson, Livaditis, Del-castillo (4, 5, 6) 등에의해니켈 - 크롬합금의식각조건을결정하려는연구가시도되었다. 이런연구들의결과, 비귀금속합금을전기화학적으로식각시켜레진과의결합력을증진시키는방법이제시되었으며현재레진과식각된합금표면간의접착강도는레진과탈 회된법랑질간의접착강도의 2~3 배에이르고있다 (4). 전기화학적식각기법의치의학적응용은현재임상치과의학의여러분야에영향을주고있으며, 선택된경우에한해서는지대치를약간만삭제하거나또는전혀삭제하지않고결손치를수복할수있게되었다. Etched cast restoration(maryland bridge 라고도함 ) 의적응증을살펴보면 (4), 치주조직의상태가불량하여동요도가심해진치아들을 splinting 해야할경우에사용할수있고, 하악중 측절치나상악측절치같은저작압을적게받는치아를회복하는경우의보존적치료술식으로사용되어질수있다. 특히 open bite 의경우나저작력이약한여자의경우에유리하며, 미성년기의영구치상실시에임시성보철술식으로사용되어질수있다. 또한교정치료후남은좁은결손공간을회복해줄경우나교정치료후의, metal backing 에의한고정성보정장치로쓸수도있다. Etched cast restoration 의장점을들어보면 (4, 7) 첫째, 가장큰장점으로서, 법랑질을 contouring 하는정도의 preparation 만을요하는보존적술식이며치은연상에 margin 이위치하게되므로치주학적관점에서매우유리하다. 둘째는필요한경우철거하면, 치아는 remineralize 되므로술식이가역적이라는점이며셋째는치료시간이짧고치료수가가저렴하다는점이다. 본실험에서는, 베릴리움함유니켈 - 크롬합금인 Verabond 로주조한후전기화학적식각처리를거쳐 18 개의금속시편을제작하였다. 이금속시편을 2 군으로나누어산으로탈회한법랑질시편에각각 Bis-GMA 계복합레진시멘트인 Comspan 과인산에스테르계복합레진시멘트인 Panavia 로접착시켰다. 이렇게하여제작된 2 군의시편들의접착인장강도를조사하였고 bonding 85

agent 의사용이접착인장강도에미치는영향등몇가지흥미로운점을발견하였기에이에보고하는바이다. 1 금속시편의제작 Ⅱ. 실험재료및방법 Fig. 2 : Oxy-Etch electrochemical etching apparatus. Fig. 1 : Diagram of metal specimen Figure 1 과같은모양의시편 18 개를니켈 - 크롬 - 베릴리움계합금인 Verabond(Aalba dent Inc., Concord, Calif.) 로서제작하였는데, 그과정은다음과같다. 먼저, 그림 1 과같은모양의 wax pattern 을만든후, 인산염매몰재인 Hi-Temp2(Whip Mix Corp., Louisville, Kentucky) 로서매몰하였다. 이때에는, special liquid 만을사용하였으며혼수비는제조회사의지시대로 0.14 가되게하였다. 매몰한 ring 을한시간동안 bench setting 시킨다음곧바로실온의전기로 (Kerr 666 furnace: Kerr Mfg. Co., Romulus, Mich.) 에넣어 30 분동안에 500 에이르게한후그온도에서 30 분간계류시켰고이후제조회사의지시대로 1550 로올려 30 분동안계류시켰다. 다음, 유도주조기 (Castron-8:Yoshida Co., Japan) 를사용하여 Verabond 로주조하였다. ring 이완전히식은후매몰재를제거하였고 50μ aluminum oxide(biobond Aluminum oxide; Dentsply International Inc., U.S.A.) 로 sand blasting 하여표면을깨끗이하였다. 모든시편을 1800 까지 4 번가열하여 porcelain firing cycle 과동등한과정을겪게함으로써실제임상과정과같은 baseline metallurgical condition 을갖게하였다 (5, 8). 이후, 식각처리할면을 50μaluminum oxide 로 sand blasting 하여금속산화물을제거하였으며 dull matte finish 가된것을확인한후수세하였다 (7, 8). Oxy-Etch(Oxy-dental products, Inc., Hillside, New Jersey) 식각기 (Fig.2) 를사용하여각금속시편에 전기화학적식각처리를행하였다. 식각처리시에는 10% 황산용액을사용하였으며, 1 cm2당 300 ma의전류로 3 분간처리하였다 (6). 처리된시편을물에세척한다음 18% 염산용액에넣고 10 분간초음파세척하여부식산물을제거한후수세, 건조하였다 (7). 식각된면을 100 stereomicroscope 하에서관찰하여적절한식각이되었는지확인하였다. 2 법랑질시편의제작건강한법랑질을가진 human teeth( 대구치 ) 18개를선택하였다. 치근을절단해낸후 separating disk로서치관의인접면에 groove를주었는데이과정은접착인장강도시험도중에치아가 embedding medium내에서기계적유지를갖게하기위함이었다. 치관의협면을위로향하게하면서치아를 silicone cylindrical mold( 직경 14 mm 높이 10 mm ) 내에자가중합레진으로포매하였는데, 이는시편의접착인장강도시험시에 holding을용이하게하기위함이었다. 노출된법랑질면을충분한 water spray하에서 diamond disk(shofu, Japan.) 로서삭제하여 4mm 4mm의평탄한법랑질면을얻었다. 3 접착과접착인장강도시험이렇게하여제작된 18개의법랑질시편을 10개, 8개의 2군으로나누었다. 첫번째군은산으로법랑질을탈회하고, 수세, 건조의과정을거친후 Comspan(L. D. Caulk Company, Milford, Delaware) 으로금속시편과접착시켰고, 두번째군도역시같은과정을거쳐 Panavia(Kuraray Co., Ltd., Japan) 로접착시켰다. 각제조회사가지시한방법대로두레진시멘트를사용하였는데, 이 2종의복합레진계시멘트의사용상의주된차이점은 Comspan은접착하는과정에서 bonding agent(caulk self-cure Bonding Agent) 를접착시킬 86

금속면과법랑질면에얇게바른후접착시키며 Panavia 는 bonding agent 의사용없이접착한다는점이다. 접착후, 접착된금속시편과법랑질시편주위로밀려나온과잉의레진을예리한 blade 로서제거하였다. 접착된시편은접착제교반시작후 10 분에실온의수조에넣고 24 시간동안방치하였으며 Instron testing machine(model 1127, Fig.3) 으로서접착인장강도시험을행하였다. Table 1 : Tensile breaking forces( kg / cm2 ) Fig. 3 : Instron testing machine 인장시험의방법은 Fig.4 와같으며이때 crosshead speed 는 2 mm /min 으로하였다. 시편을 break 하는데드는힘이기록되었고, 이를kg / cm2으로환산하였다. 접착인장강도는 Panavia 의경우평균 169.6 kg / cm2, Comspan 의경우평균 179.0 kg / cm2으로서상당히강한접착력을확인할수있었다. 양군간의접착인장강도값상호간에통계학적으로유의한차이가있는지알아보기위하여유의수준 5% 에서 t-test 를해보았는데, 양군의접착인장강도값상호간에유의적인차이를발견하지못하였다. Ⅳ. 총괄및고안 Fig. 4 : Diagram illustrating test method for determining tensile breaking force. Ⅲ. 실험성적 식각된금속시편과탈회한법랑질시편을 Panavia 와 Comspan 으로접착시킨후접착인장강도를조사하였는데그성적은 Table 1 과같다. 1955 년 Buonocore M. G. 가법랑질표면을인산으로탈회하면법랑질의표면에미세한요철구조가생기게되고이미세구조에레진이침입하여기계적결합이이루어진다는사실을발견한이래, 치아의법랑질과접착하는충전재의연구가성행하여 1960 년대에들어서는법랑질및상아질에접착하는 Bis-GMA 계의복합레진이나 MMA 계의레진이개발되었다. 한편일본에서는 1975 년에, 전에增原등이개발한교정 DBS 용 MMA-TBB-O 계접착성레진의 monomer 에 5% 의 4-META(4- methacryloxyethyl trimellite anhydride) 를가함으로써치질뿐만아니라금속에도강하게접착하는접착성레진이개발되었다 (22). 또한최근에는금속이나치질과의기계적결합뿐아니라수소결합, Vander Waal s 력에의한결합등분자수준의결합도기대하는인산에스테르계복합레진접착제도개발되었다 (22). 본실험에서는식각된금속시편을탈회된법랑질표면에 Bis-GMA 계복합 87

레진시멘트인 Comspan 과, 인산에스테르계복합레진시멘트인 Panavia 로접착시켰을때의접착인장강도를규명해보았다. 우선, 문헌상에나타난접착강도의값을살펴보면 (4, 10, 11) 레진과탈회된법랑질간의접착강도는약 84~170 kg / cm2, 복합레진자체의접착강도는약 340~600 kg / cm2, 레진과식각된금속간의접착강도는약 280 kg / cm2으로나타나있다. 이값들이보여주는것과같이레진과탈회된법랑질간의접착력이가장낮아접착인장강도실험시이부위에서만파절이일어나야하겠지만사실은그렇지않고레진과탈회된법랑질간의파절, 레진내부를통과하는파절, 레진과금속간의파절등여러양상을볼수있다 (8, 9). 이는금속의적절한식각여부, 법랑질의적절한탈회여부, bonding agent 가금속과법랑질의표면에형성된미세한요철을충분히 Wetting 시켰는가의여부, 또는레진 paste 를섞을때혼입될수있는 air bubble 에의해야기되는레진내의기포등, 많은원인요소들이작용하기때문이다 (9, 12). Meiers, Zardiackas 등은파절된시편을 SEM 으로관찰해본후파절은주로법랑질면이나금속면쪽의 bonding agent/composite resin interface 에서일어난다고보고하였다 (8, 9). Zardiackas 와 Coughman 등은 bovine tooth enamel 과, 베릴리움을함유하지않는비귀금속합금인 Biobond plus 를 Comspan 으로접착시켜 170.58±41.62 kg / cm2의접착인장강도값을얻었는데 (8) 이값은본실험의값인 179.0±42.5 kg / cm2, 169.6±41.4 kg / cm2과매우유사하였다. 두번째로토의해볼점은 bonding agent 의유용성문제이다. 많은연구가있었음에도불구하고아직도 bonding agent 의유용성에대한결론을짓지못하고있다 (13, 14, 18) Luscher 등은 bonding agent 의사용은레진의 microscopic adaptation 을증진시킨다고주장했으나, Prevost, Hormati 등은 bonding agent 의사용여부가 resin tag length 나레진과법랑질간의접착강도에큰영향을미치지않는다고했다 (13,14). 식각된금속면과탈회된법랑질면에생긴미세한요철을이용한접착강도의증가는레진이이미세한요철의끝까지흘러들어가야만가능한데이를위해서는레진자체의점도가낮아야만한다 (8, 14, 15, 16, 17). 그래서복합레진보다점도가낮은, bonding agent 를얇게바르는것이추천되고있다. 이러한 bonding agent 는보통 Bis-GMA monomer 에 aliphatic diacrylate 같은 diluent resin 을섞은것이다 (7, 11, 13, 14, 18). 그러나 bonding agent 의필요성에의문을제기하는연구가들은, 갓교반한복합레진의표면에는액상의 unpolymerized resin matrix layer 가존재하게 되는데이것이식각된금속과탈회된법랑질의표면을적절히 wetting 시킬수있다고주장한다. 본실험의결과에서나타난바와같이 bonding agent 를사용한 Comspan 의경우와사용하지않은 Panavia 의경우의접착인장강도값상호간에통계학적으로유의한차이가발견되지않았으므로, 제조회사의지시대로만사용한다면복합레진계시멘트의경우에있어서 bonding agent 의사용유무가접착인장강도에유의성있는영향을미치지는않는것같았다. 접착인장강도에영향을미칠수있는본실험의여러과정을살펴보면, 치질표면은 Nasmyth s membrane 이나 pellicle plaque, 담배의 nicotine 등으로덮혀있는것이보통이다. 이들이치면에부착한상태에서산을작용시키면미세한요철구조가잘나타나지않으며레진과접착시킬경우낮은접착강도밖에얻어지지않는다. 그래서접착할치면은불소를함유하지않는 pumice 로서 cleaning 한다. 이때 rubber polishing cup 을사용하며, 1 분간약 800 회전속도가적당하다고한다 (22). 법랑질을탈회하는과정에서는, 산을 minisponge 에적셔법랑질표면에가볍게도포하여 fragile enamel latticework 에손상을주지않게했으며, 정확히 1 분간탈회하였고탈회후법랑질의 opaque, matte appearance 를확인하였다. overetching 시에는불용성의반응산물이형성되어 tag 형성이잘되지않는다고한다 (11). 1 분간탈회된법랑질의표면에는 monocalcium phosphate monohydrate, dicalcium phosphate dihydrate 등과같은분해산물이남게되는데이분해산물을완전히제거하지않으면레진과법랑질면과의접착에좋지않은영향을준다고한다. 그래서본실험에서는 45 초동안철저히수세하여분해산물을제거하였다 (11, 19, 20). 이렇게법랑질을산으로탈회하면우선레진과의접촉면이커지게되고, 또한법랑질표면의물리적, 화학적성질이변화되어레진과의 wetting 이훨씬잘일어나게된다 (15). 후자를 법랑질표면의표면에너지가증가한다. 라고표현하기도한다. 이러한표면에너지는법랑질의표면에한층의물기만존재하더라도현저히감소하게된다. 그러므로탈회, 수세후법랑질표면을철저히건조시켜야레진과의 wetting 이극대화된다. Yamashita 등은전치부에약 60%, 구치부에약 80% 정도로존재하는습도만으로도레진과치아간의접착력을현저히떨어뜨릴수있다고하였으며이러한습도와타액등으로부터의오염을방지하기위하여 rubber dam 방습을할것을권장하고있다 (22). 본실험에서는법랑질시편을 15 초동 88

안압축공기로철저히건조시켰다 (11). 물론, 식각된금속면도 abrasion 이나습기로부터의오염이되지않도록조심하였다 (9). Ⅴ. 결론 니켈, 코롬, 베릴리움합금인 Verabond 로제작한주조시편을전기화학적으로식각처리한후, 이를산으로처리한법랑질시편에복합레진계시멘트인 Comspan 및 Panavia 로접착시키고 Instron 으로접착인장강도시험을해본결과다음과같은결론을얻었다. 1. 금속시편과법랑질간의접착인장강도는 Comspan 의경우는 179.0±42.5 kg / cm2, Panavia 의경우는 169.6±41.4 kg / cm2이었다. 2. 복합레진계시멘트의접착인장강도는 bonding agent 를사용한 Comspan 과사용하지않은 Panavia 의상호간에통계학적으로유의한차이가없었다. REFERENCES 1. Rochette, A. L.: Attachment of a splint to enamel of lower anterior teeth. J Prosthet. Dent., 30 : 418-423, 1973. 2. Dunn, B., and Reisbick, M.H.: Adherence of ceramic coatings on chromium-cobalt structures. J. Dent. Res., 55: 328-332, 1976. 3. Tanaka, T.: Pitting corrosion for retaining acrylic resin facings.. J Prosthet. Dent., 42 : 282-291, 1979. 4. Livaditis, G.J., and Thompson, V. P.: Etched casting: An improved retentive machanism for resin-bonded retainers.. J Prosthet. Dent., 47 : 52-58, 1982. 5. Thompson, V. P.: Resin-bonded retainers. Part I: Resin bond to electrolytically etched nonprecious alloys.. J Prosthet. Dent., 50 : 771-779, 1983. 6. Simonsen, R., Thompson, V., Barrack, G.: Etched cast restorations: Clinical and Laboratory Techniques. Quintessence Publishing Co., Inc., Chicago, Illinois. 1983. 7. Barrack, G. : Recent advances in etched cast restorations.. J Prosthet. Dent., 52 : 619-626, 1984. 8. Zardiackas, L. D.: Tensile adhesion of composite resin cements to etched alloy and enamel. Quintessence international 17: 483-487, 1986. 9. Meiers, J. C.: Effect of surface treatments on the bond strength of etched-metal resin bonded retainers.. J Prosthet. Dent., 53 : 185-190, 1985. 10. Craig, R. G.: Restorative dental materials. 7th ed. The C.V. Mosby Company. 1985. p.225-252 11. Phillips, R. W.: Skinner s science of dental materials, 8th ed. W. B. Saunders Company. 1982. p.216-247. 12. Lambrechts, P.: Conventional and microfilled composite resins. Part II: chip fractures.. J Prosthet. Dent., 48(5): 527-538, 1982. 13. Hormati, A.A.: Retentiveness of enamel-resin bonds using unfilled and filled resins.. J Prosthet. Dent., 47 : 502-504, 1982. 14. Prevost, A. P.: Composite and intermediate resin tag formation in acid etched enamel.. J Prosthet. Dent., 52 : 204-207, 1984. 15. Retief, D. H.: Optimal concentration of phosphoric acid as an etching agent Part III: Enamel wettability studies.. J Prosthet. Dent., 53: 42-46, 1985. 16. Pahlavan, A.: Penetration of restorative resins into acid-etched human enamel. J. Am. Dent. Assoc., 93: 1170-1176, 1976. 17. Retief D.H.: Effect of conditioning the enamel surface with phosphoric acid. J. Dent. Res., 52(2): 333-341, 1973. 18. Prevost A. P.: The use of an intermediate resin in the acid-etch procedure: Retentive strength, Microleakage and Failure mode analysis. J. Dent. Res., 61(2): 412-418, 1982. 19. Gottlieb E. W.: An optimal concentration of phosphoric acid as an etching agent. Part I : Tensile bond strength studies.. J Prosthet. Dent., 48 : 48-51, 1982. 20. Gross, J. D.: An optimal concentration of phosphoric acid as an etching agent. Part II: Microleakage studies.. J Prosthet. Dent., 52 : 786-789, 1984. 89

21. Howe, D.F.: Anterior fixed partial denture utilizing the acid-etch technique and a cast metal framework.. J Prosthet. Dent., 37: 28-31, 1977. 22. 山下敦 : 齒科接着性 レンソの基礎と 床 ( 下券 ) クイソテツセソス出版. 東京,1983 = Abstract = A STUDY ON THE TENSILE BOND STRENGTH OF ETCHED-METAL RESIN-BONDED RETAINERS Heon Seok Par, D.D.S., Sun Hyung Lee, D.D.S., M.S.D., Ph.D., Jae Ho Yang, D.D.S., M.S.D., Ph.D., Wan Shik Chang D.D.S., Ph.D. Department of Prosthodontics, College of Dentistry, Seoul National University The purpose of this study was to compare the tensile bond strength of Comspan and Panavia as a luting materials between electrochemically etched Ni-Cr-Be alloy castings and acid etched human tooth enamel. Tensile bond strength was evaluated using an Instron testing machine at a crosshead speed of 2mm /min. The following conclusions can be drawn from this study; 1. The tensile bond strength of etched-metal resin-bonded specimen was 179.0±42.5kg / cm2 in case of Comspan and 169.6±41.4kg / cm2 in case of Panavia. 2. The tensile bond strength was not significantly different between Comspan, using with bonding agent, and Panavia, using without bonding agent. 90