송윤정 박성호 * 연세대학교치과대학치과보존학교실 ABSTRACT MICRO-SHEAR BOND STRENGTH TO DENTIN UNDER SIMULATED PULPAL PRESSURE Yun-Jung Song, Sung-Ho Park* Department of Conservative Dentistry, College of Dentistry, Yonsei University The aim of this study was to measure and compare the micro shear bond strengths of the following dentin bonding systems to the dentin surfaces under simulated pulpal pressure; All Bond 2, Second, AdheSE, Adper Prompt L-Pop. The occlusal surfaces of 180 extracted human molars were prepared so the dentin bonding surfaces could be exposed. The teeth were randomly assigned to 3 equal groups of 60 each and subdivided. The dentin surfaces were treated with the above mentioned bonding system and resin composite cylinders were built up under a simulated pulpal pressure when saline (Group II) or diluted bovine serum (Group III) was used as the pulpal fluid. As a control, the same procedures were performed in the dried dentin surfaces (Group I). After one day of storage in water, the micro shear bond strengths were measured using an EZ tester. Group II and III showed significantly lower shear bond strength than Group I statistically (p < 0.05). SEbond and AdheSE showed no difference among the different dentin condition. In the Adper Prompt L-Pop, a simulated pulpal pressure were applied to the specimens using diluted bovine serum, which showed a higher strength than the specimens in which saline was used (p < 0.05). [J Kor Acad Cons Dent 29(4):339-345, 2004] Key words : Micro-shear bond strength, Pulpal pressure Ⅰ. 서론 상아질접착제의결합강도에대한수많은다양한연구들이발치된치아에서진행되어왔으며, 이들은대부분치수압이나상아세관액의고려없이발치된치아에서이루어졌다 1-3). 그러나이러한결합강도는상아질층의두께 4,5) 와시편의보관시간, 보관방법, 상아질층의유기물조성, 내적구성요소 * Corresponding author: Sung-Ho Park Department of Conservative Dentistry, College of Dentistry, Yonsei University 134 Shinchon-Dong, Seodaemoon Gu, Seoul, Korea, 120-752 Tel : 82-2-361-8709 Fax : 82-2-313-7575 E-mail : sunghopark@yumc.yonsei.ac.kr 의변화, 도말층의존재와표면의젖음성, 상아세관액등의다양한요소 3) 에의해영향을받는다. 특히생활치에서치수압하의상아세관액이상아질접착에있어서부가적인영향을줄수있다고보고되고있는데생활력있는치아에서치수내압하의상아세관액은상아질접착제의상아세관내로의침투를방해할뿐아니라상아질접착제와상아질면의접촉을어렵게할수있다고도하였다 6). 현재 in vitro 상에서, 이러한치수내압하의상아세관액을대신하여물, 생리식염수등을사용하여재현한많은연구들을보고하고있고, 또한 in vivo에서의상아세관액은생리식염수와는다르며오히려혈청 (serum) 이단백질을포함하므로그성분이유사하다고하여 7) 말 (horse) 이나소의혈청 (bovine serum) 등을이용하기도하였다 8-10). 이러한각각의치수내압형성물질에따라상아질접착제의결합강 339
도도다양한결과를보이고있다. Augustin 등 11) 은소의혈청과생리적식염수를이용하여치수내압을재현한실험에서치수내압을재현하지않은경우에 All bond 2 가더높은결합강도를나타냄을보고하였다. 또한 Prati 등 8) 은치수내압을생리적식염수로재현하여 Scotchbond 2 와 Clearfil Photo Bond 의전단결합강도를측정하여 Scotchbond 2 는치수내압을재현하지않았을때높은결합강도를나타냈으며 Clearfil Photo Bond 은치수내압을재현했을때높은결합강도를나타냄을보고하였다. Pioch 12) 등은치수내압을재현하였을때상아질접착제의결합강도는재현하지않았을때보다낮게나타남을보고하였다. 이와같이다양한연구에도불구하고치수내압을재현하였을때 total etching adhesive system, self-etching primer adhesive system, all in one system 사이의미세전단결합강도를비교한연구는상대적으로미미한실정이다. 따라서이번연구의목적은생리식염수와소의혈청으로치수압을재현한상아질시편에서 total etching adhesive system인 All bond 2, self-etch primer adhesive system인 Cleafil SE bond, AdheSE 그리고 all in one system인 Adper Prompt L-pop 을이용하여각각의미세전단결합강도를비교하고치수내압재현이미세전단결합강도에미치는영향을알아보기위함이다. 1. 연구재료 Ⅱ. 연구재료및방법 이실험은 4 개의상아질접착제와각제조회사에서추천하는그에따른 4 개의복합레진이이용되었다 (Table 1). 또한치수내압 (intrapulpal pressure) 을적용시키기위하여생리적식염수 (NaCl 0.9%) 와소의혈청 (diluted 1:3 with physiologic saline) 13) 을사용하였다. 2. 연구방법 가. 치아의처치방법우식이나마모등이없이건전한, 발치된지한달이내인 60 개의인간의 3 대구치를상온의생리식염수에보관한후임의로다음과같이 3 군으로나누어처리하였다. (1) I 군 - 치수내압 (intrapulpal pressure) 을가하지않은대조군치아를 Minitome 으로증류수하에서상아법랑경계하방 0.5 mm (superficial dentin surface) 지점에서교합면에평행하게 2 mm 두께로절삭한후상아질면은 220 번사포로물기가있는상태에서연마하였다. (2) II 군 - 생리적식염수를이용하여치수내압을적용시킨실험군치아를 I 군에서와같은방법으로절삭연마시켰다. 노출된상아질면은치아의협, 설면에 #330 버를이용하여치수강으로교통할수있는 2 개의 hole 을형성하였다. 각각의 hole 에 rubber tube 와일회용플라스틱 5 ml syringe 로연결되는 18 gauge stainless steel tube 를 flowable resin 을이용하여연결하였다. 치수내압을적용시키기위하여각각의 syringe 에생리적식염수 (NaCl 0.9%) 을 36 cm (=25 mmhg) 높이 14) 로 stand 에고정하여치수압을재현하였다 (Figure 1). Table 1. Materials used in the present study Dentin Bonding System Type Composite Resins Manufacture (lot number) (lot number) All-bond II Total- Micronew Bisco Inc (200000840) etching system (100006018) Schaumburg, USA Clearfil SE bond Self-etching Cleafil AP-X Kuraray (51451) Primer system (00004C) Okayama, Japan AdheSE Self-etching Tetric Ceram Ivoclar Vivadent (E38487) Primer systerm (E25609) Schaan, Liechtenstein Adper Prompt L-Pop All-in-one System Z250 3M ESPE (153733) (2LEJ200506) St.Paul, USA 340
(3) III 군 - 소의혈청을이용하여치수내압을적용시킨실험군치아를생리적식염수군에서와같이준비한후치수내압을적용시키기위하여각각의 syringe 에소의혈청 (diluted 1:3 physiologic saline) 을 34 cm 높이 (= 25 mmhg) 로고정하여치수압을재현하였다. 각군의치아는하루동안생리식염수에보관하였다. 나. 접착과정 (1) I 군각군에서사용된 4 가지재료당 15 개의표본을제작하였다. 상아질면에 Post-it (3M) 을두장겹쳐 punch 를이용하여 hole 를형성하고치아절편에붙여서 hole 외에는치질이노출되지않도록격리시켰다. All bond 2 system 은 37% 인산 (ETCH TM -37, Bisco, USA) 으로 10 초간산부식하고, 제조사의지시대로상아 Figure 1. Simulation of pulpal pressure Figure 2. Tooth slice and specimen hole 341
질접착제를도포한후광중합기 (Curing Light 2500, 3M Dental Product, Germany) 로 40 초간광중합하였다. 광중합기는주기적으로광도를측정하였다. SE bond 와 AdheSE 는제조사의지시에맞게 etching 없이상아질접착제를도포하고광중합하였다. Adper Prompt L-Pop 도제조사의추천대로 bottle 내의내용물을잘섞어서 15 초간 2 번도포후광중합하였다. 그후 Post-it 한장을떼어내고내경 0.7 mm, 높이 0.4 mm 의 Tube (Tygon; Norton performance plastics. Co. Ohio, USA) 를 hole 위에위치시켰다 (Figure 2). 각제조사가추천하는복합레진을위치시키고충전후광중합하였다. Tube 와 Post-it 를제거하고 blade 를이용하여현미경하에서과도한상아질접착제를제거하였다. 이후시편은상온의식염수에 24 시간동안보관하였다. (2) II 군및 III 군 Syringe 에연결된치아를 putty 를이용하여고정하였다. 레진을접착하는과정동안은국소마취하에 vasoconstrictor 효과를재현하기위해치수내압을 19.6 cm (13.6 mmhg) 로감소시켰다. 이후레진의접착은위와동일하게진행하였다. 이후시편은상온의식염수에 24 시간동안보관한후만능시험기에부착하기위해 disk 형태로절삭하였다. 다. 미세 - 전단결합강도시험 24 시간동안보관된치아시편을만능시험기 (EZ test, Shimadzu, Japan) 에부착하고, 철사를걸어 (wire-loop method) 시편의하방을감싸게위치시키고 cross-head speed 0.5 mm/min 의속도로힘을가하였다. 이때결합이파괴될때까지힘을가하고, 컴퓨터에연결된 Win AGSLite 프로그램을통하여결합강도를측정하였다. 라. 통계분석상아질표면처리에따른각군과재료간의상호영향을알아보기위하여 two way ANOVA 를시행하였으며각재료에따른상아질표면처리의영향을알아보기위하여 Kruskal- Walis one way ANOVA 및각재료간의유의차를검정하기위하여 Student-Newmann-Keuls test 를시행하였다. Ⅲ. 결과 각실험군의미세전단결합강도의평균및표준편차는 Table 2 와같다. Two way ANOVA 를시행한결과치수내압을재현시키지않은 I 군에서치수내압을재현시킨 II 군및 III 군보다높은미세전단결합강도를나타내었고 (p < 0.05), 치수내압을생리적식염수로재현시킨 II 군과희석된소의혈청으로재현시킨 III 군간의미세전단결합강도의통계학적유의차는없었다 (Table 2, 3). 또한실험에사용된각재료간의미 Table 2. Micro-shear bond strength (MPa) I * II III All Bond 2 32.71 ± 5.28 32.52 ± 5.97 24.00 ± 3.25 SE Bond 33.58 ± 8.95 30.12 ± 3.22 31.29 ± 3.79 AdheSE 32.59 ± 6.28 30.53 ± 3.44 32.52 ± 0.64 Adper Prompt L-Pop 32.07 ± 2.17 25.57 ± 1.69 32.89 ± 6.10 (Mean ± Standard deviation) * statistically significant (p < 0.05) Table 3. Two-way ANOVA between the surface conditions and dentin bonding systems Source Sum of Square df Mean Square F Surface condition 320.638 2 160.324 6.169* Dentin bonding systems 151.961 3 50.645 1.949 Interaction 1037.973 6 172.995 6.656* Error 4366.345 168 25.99 Total 5876.927 179 32.832 * F-value was significant at the 95% level of confidence. 342
* * Figure 4. Micro-shear bond strength of dentin adhesive systems * statistically significant (p < 0.05) 세전단결합강도의차이는없었다 (p > 0.05, Table 2, 3). 각실험재료별로 One-way ANOVA 를시행한결과, All Bond 2 에서는 III 군의미세전단결합강도가 I 군과 II 군보다낮은결과를보였으며 (p < 0.05) I 군과 II 군에서는유의성있는차이를보이지않았다 (p > 0.05, Figure 4). SE bond 와 AdheSE 에서는상아질표면처리에따른미세전단결합강도의유의차가없었다. 반면 Adper Prompt L- Pop 에서는 II 군의미세전단결합강도가 I 군과 III 군에비해낮은결합강도를나타내었으며 (p < 0.05) I 군과 II 군에서는유의성있는차이를보이지않았다 (p > 0.05). Ⅳ. 총괄및고안 많은결합강도연구에서결합과정에서의습한표면은지속적으로가해지는치수압은배제한상태에서외부요소의조절로부터만들어진것이었다. 복합레진의결합강도를측정하는데있어치수압의유무는 in vivo 와 in vitro 상황에서가장큰변수가될수있으므로 in vitro 실험시치수압을재현하는것은임상적으로큰의의를갖는다고할수있다 15). 따라서본연구에서는지속적으로치수압을재현한후상아질의미세전단결합강도를측정하였다. Syringe 와 connector 로연결된치아에 24 시간치수압을가하여준후, 치수압이유지된상태에서상아질접착제와컴포짓트레진을접착시켰다. 이전의연구에서치수압은물 12), 생리적식염수, 희석된소의혈청 13), 말의혈청등을이용하여재현하였으며본연구에서는생리적식염수와희석된소의혈청을이용하였다. 본실험결과 total-etch adhesives system 인 All bond 2 에서는생리적식염수로치수압을재현한경우소의혈청으로재현했던경우보다결합강도가높게나왔다. Total etching adhesive system 은 etching 와수세과정을통해도말층이완전히제거되어 3 5 μm정도로깊게상아질층을탈회시킨다 16). 따라서치수압을적용시켰을때생리적식염수나소의혈청에의해어느정도영향을받을수있다. 그러나 All bond 2 는물에어느정도내성이있는재료이기때문에생리적식염수로치수내압을가한경우에영향을받지않은것으로생각된다. 이에반해소의혈청에서는결합강도가낮게나왔는데, 이는혈청내단백질등이영향을준것으로생각되며, 이에대한연구는더이루어져야될것으로보인다. 이에비해 Self-etch primer system 인 Clearfil SE bond 와 AdheSE 에서는치수내압을가한것과가하지않은것사이, 또는치수내압물질의종류에따라결합강도의차이를보이지않았다. 이에반하여 Nikaido 등 13) 과 Sema, Nimet 그리고 Fusun 15) 은치수압을재현한 in vitro 연구에서복합레진의인장결합강도는생리식염수로재현했을때보다소의혈청을이용하여재현하였을때증가한다고보고하였으며그이유로는상아질접착제와단백질성분간의상호작용에기인한다고하였다 15). 그는 primer 가혈청단백질을침전시킴으로써상아질투과성을감소시켜 resin monomer 가상아질구조내로더잘침투할수있기때문이라고하였다. 또한상아질접착제의구성성분중 2- hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 나 N-methacryloyl 5-aminosalicylic acid (5-NMSA) 의 primer 17) 는상아세관내로들어가혈청단백질을변성침전시킨다고하며, 이들은상아세관액의투과성과상아세관액의유출로인한상아질표면층의오염을감소시키며따라서 bonding resin 의침투를더깊숙이하여결합강도를증진시킬수있다고하였다. 그러나본실험에서이와같은결과를보이지않은이유로는우선위에언급한두실험모두치아의표면은상아질의심부층을이용하였다. 본실험에서사용한상아질층은표면층으로서상아법랑경계하방 0.5 1.0 mm 의상아질층을이용하였다. 상아세관은역원뿔모양으로상아법랑경계에서가장작은직경을가지며, 치수방향으로진행될수록큰직경을형성하게된다. 이들직경은치수쪽에서 3 μm에서부터상아법랑경계에서는 0.6 0.8 μm까지줄어든다. 더구나이는현미경으로관찰시결과이며상아법랑경계에서기능적으로작용하게되는직경은 0.1 μm정도라고한다. 따라서본실험에서사용한상아질의표면층은상아질의심부층에비해치수압에따른상아세관액의영향을덜받을수있다고볼수있다. 또한 self-etch primer adhesive 는 total adhesive system 과달리도말층을부분적으로제거하며, 그에따라상아세관도부분적으로막혀있기때문에 resin tag 의형성도거의드물다. 즉부분적으로막힌상아세관때문에치수압을가해도생리적식염수나소의혈청이상아세관으로부터흘러나올수있는 343
가능성이더희박하여치수압하의영향을덜받았을수있는것으로보인다. 마지막으로본실험에서사용한 Adper Prompt L-Pop 는소의혈청으로치수내압을가한 III군에서생리적식염수로재현한 II군보다유의차있게높은결합강도를보였다. Adper Prompt L-Pop 는 self-etch adhesive 중에서도 all in one system으로 conditioning, priming, adhesive resin을단일용기로구성하여제조판매되고있다. Selfetch adhesive는 ph와 etching potential에따라 mild type와 strong한 type로나뉠수있는데, Adper Prompt L-Pop 의경우 ph 1의 strong type에속한다. Mild type 에속하는 Clearfil SE bond 가도말층을부분적으로탈회시키는것과달리 strong type의 Adper Prompt L- pop 은 total-etch adhesives와유사한양상을갖는다. Meerbeek (2001) 18) 에의하면, all in one system는 collagen내의모든수산화인회석을제거하여 total-etch adhesive의특징적인 hybridization 양상인 shagcarpet 모양을가지며, 수많은 resin tag을형성한다고한다. 또한이러한 all in one system 은투과성막으로작용하여상아세관이 adhesive로밀봉된후에도물의확산을가능하게한다 19). 따라서본실험에서생리적식염수로치수압을가하였을때 Adper Prompt L-pop 에서결합강도가낮게나온것은이러한요소들이작용한것으로볼수있다. 본실험에서는 total-etch adhesives, self-etch primer system, all in one system에서한두가지종류의상아질접착제로치수압하에서결합강도를측정하였다. 이들결합강도가각각의상아질접착제를대표하는것으로보기는어려우며, 앞으로다른여러종류의재료를이용하여연구가더진행되어야할것으로본다. Ⅴ. 결론 본연구는생리식염수와소의혈청 (bovine serum) 으로치수압을재현한상아질시편에 All bond 2, Cleafil SE bond, AdheSE, 그리고 Adper Prompt L-pop 을이용하여복합레진을접착시켜각각의미세전단결합강도를비교하고치수내압재현이미세전단결합강도에미치는영향을알아보기위하여시행하였다. 치수압을가하지않는대조군을 I 군으로하였고생리적식염수를이용하여치수압을적용시킨군과소의혈청을이용하여치수압을적용시킨군을각각 II 군및 III 군으로하여다음과같은결과를얻었다. 1. 치수내압의재현여부및방법에따라서미세전단결합강도의통계학적유의차가있었으며, 치수내압을재현하지않은 I 군에서가장높은결합강도를나타내었다 (p < 0.05). 2. 실험에사용된상아질접착제의미세전단결합강도의통계학적유의차는없었다 (p > 0.05). 3. All bond 2 에서는 I 군이 II 군과 III 에비해높은결합강도를보였으며, Adper Prompt L-pop 에서는 I 군과 III 군이 II 군보다높은결합강도를나타냈다 (p < 0.05). 반면 Cleafil SE bond, AdheSE 는치수내압재현여부및방법에따라서는미세전단결합강도에는통계학적유의차가없었다 (p > 0.05). 참고문헌 1. Causton BE. Improved bonding of composite restorative to dentin. Br Dent J 156:83-95, 1984. 2. Komatsu J, Finger W. Correlation of early bond strength with margin gaps. Dent Mater 2:257-262, 1986. 3. Retief DH. In vitro investigation and evaluation of dentin bonding agents. Am J Dent 1:176-183, 1988. 4. Suzuki T, Finger WJ. Dentin adhesives: Site of dentin versus bonding of composite resins. Dent Mater 4:379-383, 1988. 5. Tagami J, Tao L, Pasheley DH. Correlation among dentin depth, permeability, and bond strength of adhesive resins. Dent Mater 6:45-50, 1990. 6. Derkson GD, Pashley DH. Microleakage measurement of selected restorative materials: a new in vitro method. J Prosthet Dent 56:435-440, 1986. 7. Pashely DH, Nelson R, Willians EC. Use of dentinefluid protein concentration to measure pulp capillary reflection coefficients in dogs. Archi Oral Bio 26:703-710, 1981. 8. Prati C, Pashley DH, Montanari G. Hydrostatic intrapulpal pressure and bond strength of bonding systems. Dent Mater 7:54-58, 1991. 9. Tao L, Tagami J, Pashley DH. Pulpal pressure and bond strength of SuperBond and Gluma. Am J Dent 4:73-76, 1991. 10. Davidson CL, Abdalla AI, De Gee AJ. An investigation into the quality of dentine bonding systems for accomplishing a durable bond. J Oral Rehabil 20:291-300, 1993. 11. Augustin SJ, Paul H, Schärer. Perfusing dentine with horse serum or physiologic saline: its effect on adhesion of dentine bonding agents. J Oral Rehabil 25:596-602, 1998. 12. Pioch T, Staehle H J, Schneider H. Effect of intrapulpal pressure simulation in vitro on shear bond strengths and hybrid layer formation. Am J Dent 14:319-323, 2001. 13. Nikaido T, Michael F, Burrow, Tagami J, Takatsu T. Effect of pulpal pressure on adhesion or resin composite to dentine: bovine serum versus saline. Quintessence Inter 26:221-226, 1995. 14. Van Hassel HJ. Physiology of the human dental pulp. Oral Surg 126:120-124, 1971. 15. Sema Belli, Nimet Unlu, Fusun Ozer. Bonding strength to two different surface of dentin under simulated pulpal pressure. J Adhes Dent 3:145-152, 2001. 344
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