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감사의글 논문의시작부터완성까지아낌없이물심양면으로지도를해주신 최병재지도교수님, 자상한조언과격려를해주셨던이제호, 손흥 규, 최형준교수님, 늘관심을가져주셨던김성오, 송제선교수님께 진심으로감사를드립니다. 또한실험의진행에많은도움을주신 이용근교수님께깊은감사를드립니다. 바쁜병원생활속에서도관심을가져준소아치과의국원들, 늘 마음으로응원해주신선배님들, 실험의전반적인부분을함께해주 신치과재료학교실홍민호선생님, 논문이완성될수있도록도와주 신김상미선생님, 최은희선생님께도감사를전하며, 특히이논문 의든든한동반자였던마연주선생님께감사를표합니다. 마지막으로변함없는사랑으로저를지켜봐주시는부모님과은주 를비롯한귀여운동생들, 항상곁에서힘이되어주는 15 년지기친 구들과함께이조그만결실을나누고자합니다. 저자씀
차 례 그림차례... ⅲ 표차례... ⅳ 국문요약... v I. 서론... 1 II. 재료및방법... 5 가. 실험재료... 5 나. 실험방법... 8 1. 치아탈회및 CLSM, SEM 을이용한탈회면관찰... 8 2. 결합강도... 10 3. 통계학적분석... 12 III. 결과... 13 i
가. Confocal laser scanning microscope 를이용한탈회면관찰... 13 나. Scanning electron microscope 을이용한탈회면관찰... 14 다. 결합강도... 16 IV. 고찰... 18 V. 결론... 24 참고문헌... 26 영문요약... 33 ii
그림차례 Fig. 1. Fuji II LC GIC... 7 Fig. 2. Calcium phosphate tribasic... 7 Fig. 3. Medical grade extra pure nano powder HA... 7 Fig. 4. Samples for the investigation of bonding strength... 11 Fig. 5. Sectioned surfaces of the interface between teeth and materials under confocal laser scanning microscope after demineralization... 13 Fig. 6. Scanning electron micrographs of the sagittally sectioned enamel surface adjacent to the filling material after demineralization... 14 Fig. 7. Bonding strength (mn/mm 2 )... 17 iii
표차례 Table 1. Sample identification of GIC... 6 Table 2. Content s ingredients of acid buffer solution... 9 Table 3. The components of simulated body fluid... 11 Table 4. Bonding strength (mn/mm 2 )... 17 iv
국문요약 유치에서하이드록시아파타이트를첨가한 광중합글라스아이오노머시멘트의탈회저항과결합강도 글라스아이오노머시멘트 (glass ionomer cement, GIC) 는불소방출등여러장점 때문에소아치과영역에서널리쓰이는재료이나미세누출로인한이차우식증과 유지력의부족으로인한수복물의잦은탈락등과같은한계점이있기때문에이 를극복하기위한시도로서하이드록시아파타이트 (hydroxyapatite, HA) 를 GIC 에추 가하여그효과를평가하고자하는연구가많이행해지고있다. 본연구의목적은광중합형 GIC(light-cure GIC, LC GIC) 에마이크로입자 (micro HA) 와나노입자 (nano HA) 크기의 HA 를첨가하여유치에적용했을때의탈회저 항, 결합강도의차이를비교하기위함이며, 탈회저항성을알아보기위하여 4 일간 탈회시킨시편을절단하여 confocal laser scanning microscope(clsm) 과 scanning electron microscope(sem) 을사용하여재료인접부법랑질의탈회양상에대하여 관찰하였고, 결합강도측정을위해재료를치아에부착하여 37 의유사체액에 2 v
주간담근후전단결합강도를측정하여다음과같은결과를얻었다. 1. 유구치의법랑질부위를 4 일간탈회후 CLSM 을이용하여탈회면을관찰한 결과 LC GIC, micro HA, nano HA 순으로법랑질의탈회가발생하였고 nano HA 에서가장적게탈회되었다. 2. SEM 을이용하여탈회면관찰시 LC GIC 에서법랑질의탈회가더많이일어 났고표면입자의형태가불규칙적이었으며, micro HA 와 nano HA 는빈공간이 비교적적고표면입자의형태도보다규칙적이었다. 그중에서도 nano HA 가 micro HA 보다탈회저항성이높아더조밀한입자표면을보였다 3. 유구치상아질에서의결합강도는 micro HA 에서가장높았으며통계학적유 의성이있었다. 핵심되는말 : 광중합글라스아이오노머시멘트, 하이드록시아파타이트, 탈회저항성, 결합강도, 유치 vi
유치에서하이드록시아파타이트를첨가한 광중합글라스아이오노머시멘트의 탈회저항과결합강도 < 지도교수 : 최병재 > 연세대학교대학원치의학과 이정은 I. 서론 글라스아이오노머시멘트 (glass ionomer cement, GIC) 는 1970 년대에소개되었으 며치질과화학적으로결합하여접착하는재료로서 fluoroaluminosilicate glass 분 말과 polyacrylic acid 용액, 수분등으로구성되어있고치질의칼슘이온과카복 실기가반응하여경화를개시하는산 - 염기반응과함께실리카이온이수분과공 유결합되면서치질의무기질이온과킬레이션을형성하여법랑질및상아질과 화학적으로결합한다 (Berg, 1998). 5 급와동의수복에주로사용되었으나현재는 1-1 -
급이나 3, 5 급와동의수복재, 영구접착제, 베이스, 코어용재료및치면열구전색 제로사용되고있다 (Wilson, 1988). GIC 는소아치과학분야에서접착수복재료라는특징외에도불소를유리하는 효과가있어 interim therapeutic restoration 술식에도널리쓰이고있으며사용이 용이하고법랑질과상아질모두에화학적결합을하며 (Erickson RL, Glasspoole EA, 1994) 불소가방출되고 (Gao W, Smales RJ, 2001), 열팽창계수가낮으며상아질과 유사한탄성계수 (Naasan MA, Watson TF, 1998) 를가질뿐만아니라치수조직과의 생체적합성 (Six N 등, 2000) 등과같은여러장점을지녀널리받아들여지는수복 재료이다. 이러한장점들과더불어전통적인 GIC 에 bis-glycidyl methacrylate (bis- GMA), hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 또는물과 HEMA 혼합체같은것들을 추가한광중합형글라스아이오노머시멘트 (light-cured glass ionomer cement, LC GIC) 가개발되어작업시간이증가되고수분에대한민감도가낮아진광중합글라 스아이오노머시멘트로물성이개선되고중합시간이단축되었으며전통적인글 라스아이오노머시멘트의문제점인탈수에저항력이높아졌다 (Hse KM 등, 1999). 그러나미세누출로인한이차우식증과유지력의부족으로인한수복물의잦은 탈락등과같은한계점이있다. - 2 -
이러한글라스아이오노머시멘트의물성을개선시키고항우식효과를높이려 는시도가많이이루어졌는데여러가지부형제 (filler) 를첨가하는것이대표적 인예이다 (Kawano 등, 2001; Xu 등, 2000). 그중에서도하이드록시아파타이트 (hydroxyapatite, HA) 를글라스아이오노머시멘트에추가하여그효과를평가하 고자하는연구가많이행해지고있고전통적인자가중합형글라스아이오노머 시멘트뿐만아니라광중합형글라스아이오노머시멘트에대한연구도있다 ( 이, 2007; Kim, 2008). 하이드록시아파타이트는치아법랑질과골조직의주요구성 성분이고생체조직과의유사성으로인하여치의학분야에서는골대체제나 (Saito 등, 1994) 치아수복재료 (Santos 등, 2002) 등으로사용하기위하여많은연구가 진행되고있으며탈회된치아표면을재광화시키기위하여활용되고있다 (Anderson 등, 2004). 최근나노기술의발전과함께치의학분야에서도이를적용하여마이크로입자 를나노미터입자로변환하는것이가능해져같은재료로부터새로운물리적성 질이생겨나고화학적조성이달라지게되었다 (Jeong 등, 2006; 김등, 2006). 나노 미터입자의하이드록시아파타이트는마이크로미터입자에비해훨씬작아서치 아에존재하는광물질과유사하며, 표면적이크고 (Arcis 등, 2002) 용해도가높으므 - 3 -
로 (Domingo 등, 2001) 탈회된법랑질표면의미세공극을채우고칼슘과인등의 무기질이온을공급하는데보다뛰어난효과를지닌다 (Huang 등, 2003). 하이드록시아파타이트를레진이나글라스아이오노머시멘트같은치과용수복 재료에적정량첨가한경우굽힘강도와경도 (Arcis 등, 2002), 압축강도와결합강도 (Yoon 등, 2005) 등의물리적성질이향상되었다는연구뿐만아니라광중합글라 스아이오노머시멘트에하이드록시아파타이트를첨가하여물리적성질뿐만아니 라탈회저항성과결합강도가높아졌다는연구가있다 (Kim, 2008). Kim 의연구에 의하면나노입자크기의 HA 를마이크로입자크기의 HA 와비교시굽힘강도는 제외하고탈회저항성과결합강도는더높은것으로나타났다 (Kim, 2008). 그러나 이와같은연구는영구치를대상으로한것이며유치에대한연구결과는보고되 지않았다. 따라서본연구의목적은광중합형글라스아이오노머시멘트에마이크로입자 와나노입자크기의하이드록시아파타이트를첨가하여유치에적용했을때탈회 저항및결합강도에차이가있는지연구하기위함이다. - 4 -
II. 재료및방법 가. 실험재료 시판용광중합형글라스아이오노머시멘트와입자크기가다른두가지의하이 드록시아파타이트를 ( 마이크로크기입자의 HA, 나노크기입자의 HA) 준비하였고 광조사기 (Elipar TM FreeLight, 3M ESPE, USA) 를함께준비하였다. 광중합형글라스아이오노머시멘트는 Fuji II LC GIC (GC Co., Japan) (Fig. 1) 를 사용하였고마이크로미터입자크기의하이드록시아파타이트 (micro HA) 는 Calcium phosphate tribasic (Sigma-Aldrich Inc., USA) (Fig. 2) 을사용하였으며, 이재료의 분자식은 Ca 5 (OH)(PO 4 ) 3, 평균입자직경은 5-10 μm이다. 나노미터입자크기의하이드록시아파타이트 (nano HA) 는 Medical grade extra pure nano powder hydroxyapatite (OssGen Inc., Korea) (Fig. 3) 를사용하였고이 재료의분자식은 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2, 평균입자직경은 100-150 nm 이다. 원래의 Fuji II LC GIC 를대조군으로사용하였고 15% micro HA-Fuji II LC GIC 를실험군 1, 15% nano HA-Fuji II LC GIC 를실험군 2 로설정하여비교하였으며 - 5 -
(Table 1), 분말 - 액비는제조자의지시에따라 2:1 로하였다. HA 의첨가비율은 15% 의중량비로하였으며균일하게혼합하기위하여 Ball mill (Samwoo Scientific Co., Korea) 을 400 rpm 하에서 24 시간동안사용하였다. Table 1. Sample identification of LC GIC Sample I. D. LC GIC wt% of HA LC GIC (control) Fuji II 0 Micro HA-LC GIC (exp. 1) Fuji II 15 Nano HA-LC GIC (exp. 2) Fuji II 15-6 -
Fig. 1. Fuji II LC GIC (GC Co., Japan). Fig. 2. Calcium phosphate tribasic (Sigma-Aldrich Inc., USA). Fig. 3. Medical grade extra pure nano powder HA (OssGen Inc., Korea). -7-
나. 실험방법 1. 치아탈회및 CLSM, SEM 을이용한탈회면관찰 치아우식증이없는발거된인간의유구치의편평한협면과설면을따라박스형 태의와동 (4 mm x 1.5 mm x 1.5 mm) 을형성하였고와동의변연은저속 fissure bur 로마무리하였으며 cavo-surface angle 은 90 에가깝도록형성하였다. 형성된 와동에각각의재료를채워넣은뒤 20 초간광중합하였는데, 경화시수축현상을고 려하여재료를조금넘치게채웠고경화후 Sof-Lex disk (3M ESPE, USA) 로연 마하였다. 산에저항할수있는 varnish 를와동변연으로부터 1 mm 떨어진치아면에 2 번 적용하였고치아를 25 ml 의 acid buffer solution (ph 5.0) (Table 2) 에넣은후 37 에서 4 일간보관하였으며산용액은 24 시간마다교체하였다. 4 일뒤치아를 epoxy-resin 에묻은후, EXAKT diamond band saws (EXAKT Co., Germany) 를사용하여수복물의중앙을지나도록치아의장축방향으로절단하여 시편을제작하였다. - 8 -
절단한시편은 confocal laser scanning microscope (CLSM) (Leica, Germany) 와 field emission scanning electron microscope (FE-SEM) (Hitachi S-800, Japan) 을사 용하여재료인접부법랑질의탈회양상에대한관찰을시행하였다. CLSM 촬영을위해표본을 0.1 mm Rhodamine B solution 으로 1 시간동안염색 하고증류수로수세한후건조시켜 10 배의배율로관찰하였으며, SEM 관찰을위 해각군의시편을 ion coater (Hitachi E 1010 형 ) 를이용하여 30nm 두께로 gold coating 한후 10000 배, 20000 배, 50000 배의배율로관찰하였다. Table 2. Content s ingredients of acid buffer solution (ph 5.0) Materials Molecular weight(g/mol) Vol(ml) Weight(g) CaCl 2 110.98 1500 0.3662472 NaH 2 PO 4 2H 2 O 156.01 1500 0.51 CH 3 COOH 60.05 1500 4.503942-9 -
2. 결합강도 결합강도측정을위해총 20 개의발거된유구치를사용하였으며대조군은 6 개, 실험군은 7 개씩사용하였다. 재료와접착할교합면부위가몰드의바닥을향하도 록원통형태의 epoxy-resin mold(25 mm x 25 mm x 25 mm) 에포매하였다. 재료를 붙일충분한상아질을노출시키기위해치관부를치아장축에수직으로삭제하고 (Fig. 4, a) 노출된표면은도말층을제거하기위해 35% 인산으로탈회시킨후, 원 통형의폴리에틸렌튜브 ( 직경 4 mm, 높이 4 mm) 를탈회된표면위에얹어놓고 각군의재료들을튜브안에채워넣은뒤광중합하였다 (Fig. 4, b). 각표본을 37 에서 ph 7.4 인유사체액 (simulated body fluid, SBF) (Table 3) 에 보관하였고용액은 1 주일마다교체하였다. 2 주뒤각표본은만능시험기 (Instron, UK) 를이용하여치아장축에수직방향으로 1 mm/min 의속도로전단결합강도를측 정하였고, 전단결합강도는파절강도와결합면적의비로계산하여 mn/mm 2 단위로 정리하였다. - 10 -
(a) (b) Fig. 4. Samples for the investigation of bonding strength. Table 3. The components of simulated body fluid(sbf) List Composition 1L(g) 1 NaCl 7.996 2 NaHCO 3 0.35 3 KCl 0.224 4 K 2 HPO 4.3H 2 O 0.174 5 MgCl 2.6H 2 O 0.305 6 1M-HCl 40ml 7 CaCl 2 0.278 8 Na 2 SO 4 0.071 9 NH 2 C(CH 2 OH) 3 6.057-11 -
3. 통계학적분석 통계분석은 SAS 9.1 version(sas Inc., North Carolina) 으로시행하였고결합강도 에서대조군, 실험군 1, 실험군 2 간에차이가있는지를 one-way ANOVA test 로 분석하였으며 ( 유의수준 = 0.05), 어떤군간에차이가있는지를보기위해 Bonferroni 방법으로사후검정하였다. - 12 -
III. 결과 가. Confocal laser scanning microscope 를이용한탈회면관찰 CLSM 으로관찰시실험군과비교해볼때대조군에서법랑질의탈회가더많 이발생하였고실험군 2 에서가장탈회에저항을보였다. CLSM 사진에서붉은색 으로표시된것이탈회된부분이며대조군, 실험군 1, 실험군 2 의순으로법랑질 에탈회되었다 (Fig. 5). X 10 X 10 X 10 (a) Control (LC GIC) (b) Exp. 1 (15% micro HA-LC GIC) (c) Exp. 2 (15% nano HA-LC GIC) Fig. 5. Sectioned surfaces of the interface between teeth and materials under confocal laser scanning microscope(clsm) after demineralization. - 13 -
나. Scanning electron microscope 를이용한탈회면관찰 SEM 으로관찰한결과대조군에서법랑질의탈회로많은빈공간이있었고표면 입자의형태가불규칙적이었으며, 실험군은탈회가덜일어나빈공간이비교적 적었으며표면입자의형태도보다규칙적이었다. 실험군 1 에비하여실험군 2 가 더조밀한입자표면을보였다 (Fig. 6). (x 10000) (x 20000) (x 50000) (a) Control (LC GIC) - 14 -
(x 10000) (x 20000) (x 50000) (b) Exp. 1 (15% micro HA-LC GIC) (x 10000) (x 20000) (x 50000) (c) Exp. 2 (15% nano HA-LC GIC) Fig. 6. Scanning electron micrographs of the sagittally sectioned enamel surface adjacent to the filling material after demineralization. - 15 -
다. 결합강도 만능시험기를이용하여결합강도를측정한결과대조군은평균 667.20 mn/mm 2, 실험군 1 은평균 2167.20 mn/mm 2, 실험군 2 는평균 893.31 mn/mm 2 이었다 (Table 4, Fig. 10). 세그룹간에통계학적으로유의할만한차이가있었으며 (p<0.0001), Bonferroni 방 법으로사후검정시대조군과실험군 1, 실험군 1 과실험군 2 간에유의한차이를 보였으나 (p<0.0001) 대조군과실험군 2 사이에는유의할만한차이가없었다 (p=0.5243). - 16 -
Table 4. Bonding strength (mn/mm 2 ) Letters with the same superscript number are not statistically significantly different. Control Exp. 1 Exp. 2 Mean 667.20 a 2167.20 b 893.31 a Range 597.13~804.14 1807.33~2707.01 804.14~1178.34 Fig. 7. Bonding strength (mn/mm 2 ). - 17 -
IV. 고찰 하이드록시아파타이트는치아의무기질결정성분중주된구조적원형인데 (Santos 등, 2001) 최근생체친화성, 자연치와유사한경도, 방사선불투과적성질 등의장점으로인해수복치과학분야에서주목을받게되었다 (Arcis 등, 2002). 뿐 만아니라그것의경도 (hardness) 가자연치에유사하므로수복치과학에결정적인 장점을지닌다 (Santos 등, 2001). 또한, 하이드록시아파타이트는유의할수준의칼 슘과인을함유하고있어동물과인간의법랑질하표면의재광화를증진시킨다는 보고가있었으며 (Anderson P 등, 2004) 레진이나글라스아이오노머시멘트같은치 과재료에첨가시기계적성질을향상시킨다는보고도있다 (Santos C 등, 2001; Yoon 등, 2005). 껌이나치약, 구강세정제에 HA 를첨가하여법랑질의재광화를증 진시켰다는여러보고들도있는데 (Itthagarum 등, 2005; Jeong SH 등, 2006; Kuilong LV 등, 2007) 이러한사실은하이드록시아파타이트가유의할만한수준의 칼슘과인을함유하여재광화를증진시킬수있다는근거가된다 (Anderson 등, 2004). 하이드록시아파타이트의재광화효과는하이드록시아파타이트가광물질의 저장고로작용하여칼슘과인이온, 그리고하이드록실기이온으로분해되어탈회 - 18 -
된법랑질표면의마이크로크기의미세공극을채우는것으로이해될수있다 (Huang 등, 2003). 글라스아이오노머시멘트의사용은소아치과영역뿐만아니라수복치과학에서 도널리받아들여지고있으나상대적으로취약한기계적성질을극복하기위한 여러시도가있었다. 그중에서도나노하이드록시아파타이트를광중합글라스아 이오노머시멘트에첨가했을때법랑질표면의탈회저항성이증진되고인간영 구치에골유사아파타이트를형성함으로써결합강도가증가되었다는연구결과가 있었다 (Kim, 2008). 그러나유치에대해이루어진연구는거의없기때문에본연 구에서는마이크로크기입자의하이드록시아파타이트 (5~10 μm ) 와나노크기입자 의하이드록시아파타이트 (100~150 nm) 를각각광중합글라스아이오노머시멘트에 첨가하여이를유치에적용한뒤탈회저항성과결합강도를비교하였다. 이번연구에서광중합글라스아이오노머시멘트로사용한 Fuji II LC GIC 는빛에 의해활성화되는수성시멘트인데그자체를대조군으로설정하고, 이전연구에서 15% micro HA-Fuji II LC GIC 가가장좋은물리적성질을보였기때문에 (Chae, 2005) 15% 의마이크로 HA( 실험군 1) 와 15% 나노 HA( 실험군 2) 를그에첨가한것 을실험군으로설정하였다. 각실험군들의치과용시멘트로서의적합성은이미 - 19 -
Kim 의연구에서중합깊이, 주변광에대한민감도, 굽힘강도가 international organization for standardization 9917-2:2004(E) 를만족시킴을밝힌바있다 (Kim, 2008). Kim 의연구에의하면, 세그룹간의중합깊이는통계학적으로유의할만한 차이가없었으며 (p<0.05) 주변광에대한민감도역시모든그룹에서발견되지않았 다. 그러나수복재료의내구성을결정짓는요소이자광중합글라스아이오노머시 멘트의강도측정에있어가장적절하고신뢰할수있는굽힘강도 (Gladys 등, 1997) 는순수한 LC GIC 에서보다마이크로 HA 를첨가한실험군에서통계학적으로 유의하게높았고, 나노 HA 를첨가한실험군이가장낮았으며이는통계학적으로 유의하였다 (Kim, 2008). 이처럼굽힘강도가나노그룹에서가장낮게측정된이유 는 HA 입자가 nano 크기로작아짐에따라용해도가커진것 (Domingo 등, 2001) 에서기인한다고볼수있는데, 입자크기가큰 ionomer matrix 내로입자크기가 작은 HA 가들어가면서 packing effect 가나타난것으로보인다 (Lucas 등, 2003; Gu 등, 2005). 나노입자의경우마이크로입자보다크기가작으므로 ionomer matrix 내로들어가는 packing effect 는더클것으로추정된다 (Gu 등, 2005). 이렇게용해도가높아져 packing effect 가커진나노하이드록시아파타이 트는빛산란효과가커지게되어결과적으로굽힘강도가낮아진다고설명할수 - 20 -
있다. 1986 년 Autonucci 에의하면하이드록시아파타이트의함유가높아질수록광 중합글라스아이오노머시멘트의중합이지연된다고하였으며 (Autonucci, 1986), 광중합글라스아이오노머시멘트는중합반응이일어남에따라글라스와 polyacid 의산 - 염기반응을기본으로한이중경화메커니즘을지니므로지연된광중합은 자가중합의비율은높이고광중합의역할감소를가져온다 (Mckinney, 1986). 빛에 의해중합되지않은일부의광중합글라스아이오노머시멘트는결국에는자가중 합되며자가중합된재료는강도가약해지는원인이된다 (Glasspoole 등, 2002). 따 라서하이드록시아파타이트의빛산란효과에의해광중합이방해받게되면이중 경화반응체계가자가중합으로이동되게되고강도가약해진다. CLSM 은 543 nm 여기파장 (excitation wavelength) 을갖는 He-Ne 레이저와 560 nm 의 long pass barrier filter 를사용하여탈회된병소가있는법랑질에서형광을 나타내는데, CLSM 관찰결과나노하이드록시아파타이트가세그룹중에서가장 탈회저항성이우수하다는이전의연구결과와일치하였다 (Kim, 2008; 김등, 2006). 그원인으로는나노하이드록시아파타이트가입자크기가작기때문에마이크로 하이드록시아파타이트보다탈회된법랑질공간으로의침착에유리했을수있고, 높은용해도로인하여 (Domingo 등, 2001) HA-GIC 로부터나온칼슘과인등의무 - 21 -
기질이온을탈회된공극으로더잘공급했을것이다 (Huang 등, 2003; Mazzaoui 등, 2003). 또한산에의한탈회시법랑질표면에서용출되는칼슘의이동을방해 하는효과도있었을것으로생각된다 ( 김등, 2006). Scanning electron microscope(sem) 를이용한탈회면관찰시 HA 를첨가한군보 다대조군인 GIC 의법랑질표면이좀더불규칙하고, 실험군들의법랑질표면은 무기질손상이일어났던미세공극부위가 nano HA 입자로채워져서대조군보다 규칙적인표면을나타냈다. 실험군 1 에비하여실험군 2 가더조밀한입자표면을 보였으며이역시이전의연구결과와일치하였다 (Kim, 2008). 결합강도측정결과실험군 1, 즉마이크로그룹이세그룹중가장높은수치 를기록하였고, 나머지두그룹들 ( 대조군과실험군 2) 간에는통계학적으로유의 한차이가없었다. 그러나이전의영구치에대해실험한연구에서는나노그룹 이가장높은결합강도를나타내었고그다음이마이크로그룹이었으며대조군 이가장낮았으므로 (Kim, 2008) 본연구결과와는차이가있음을알수있다. 또 한재료를붙인치아를 4 주간 SBF 용액에담근뒤결합강도측정을한이전의 연구와는달리본연구에서는 2 주간만담근뒤결합강도를측정하였다. SBF 용 액안에서 HA 의이온교환에대해시간별로비교실험한연구에의하면 14 일후 - 22 -
칼슘포스페이트결정이형성되었음을보고한바있어 (Duan 등, 2005) 2 주동안 의기간을설정하였다. 마이크로그룹이가장높은굽힘강도를보였듯나노하이드록시아파타이트같 은너무작은크기의입자는너무쉽게용해되며그것의 packing effect 때문에 빛산란요소가자가중합의비율을높이고나노그룹의물리적성질을감소시킨 다고앞서설명한바있다. 또한유치는영구치에비하여 2~5 배더두꺼운 peritubular dentin 을지니며 (Hirayama 등, 1986) 직경이더큰 dentinal tubule 을지 니고있다. 대조군및실험군재료와접착한치아부분이법랑질이아닌상아질임 을고려할때영구치에서보다다소더큰 dentinal tubule 속으로재료들이침투했 음을알수있다. 따라서유치의상아질에서는나노크기의하이드록시아파타이트 보다마이크로크기의하이드록시아파타이트가더적절히채워질수있음을추측 해볼수있다. - 23 -
V. 결론 본연구는광중합글라스아이오노머시멘트에마이크로미터입자의하이드록시 아파타이트와나노미터입자의하이드록시아파타이트를첨가하여유치에적용하 였을때탈회저항및결합강도의차이를비교하였다. 그리하여다음과같은결과 를얻었다. 1. 유구치의법랑질부위를 4 일간탈회후 CLSM 을이용하여탈회면을관찰한 결과 LC GIC, micro HA, nano HA 순으로법랑질의탈회가발생하였고 nano HA 에서가장적게탈회되었다. 2. SEM 을이용하여탈회면관찰시 LC GIC 에서법랑질의탈회가더많이일어 났고표면입자의형태가불규칙적이었으며, micro HA 와 nano HA 는빈공간이 비교적적고표면입자의형태도보다규칙적이었다. 그중에서도 nano HA 가 micro HA 보다탈회저항성이높아더조밀한입자표면을보였다 3. 유구치상아질에서의결합강도는 micro HA 에서가장높았으며통계학적유 의성이있었다. - 24 -
이번연구에서는 15% 마이크로하이드록시아파타이트와 15% 나노하이드록시 아파타이트를사용하였는데, 나노입자인경우가마이크로입자의경우보다물리 적성질은낮지만유치에서탈회저항성은가장좋은것으로나타났으며결합강 도는마이크로입자가더높은것으로나타났다. 따라서소아치과학분야에서하 이드록시아파타이트의유용성에대한포괄적인이해를위해서는탈회저항성과결 합강도모두를증진시킬수있는적정크기의입자를찾기위한연구가필요할 것이며그에맞는적절한첨가비율을조정하는연구도이루어져야할것이다. - 25 -
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Abstract The resistance of demineralization and bonding strength of light-cured glass ionomer dental cement filled with hydroxyapatite in primary teeth Jung Eun Lee Department of Dental Science The Graduate School, Yonsei University (Directed by Professor Byung-Jai Choi, D.D.S., Ph.D.) Glass ionomer cement(gic) is a popular restorative material in pediatric dentistry. Several studies, however, has been conducted to evaluate the effect of adding hydroxyapatite(ha) to GIC in an attempt to improve some limitations such as secondary dental caries and frequent fallen-out of restorations due to microleakage and lack of retention, repectively. The aim of this study is to compare the differences of the resistance of demineralization and bonding strength between LC GIC containing micro and - 33 -
that containing nano-sized HA in primary teeth. Thus, the demineralization pattern of the enamel adjacent to the materials was observed under confocal laser scanning microscope(clsm) and scanning electron microscope(sem) after sectioning the specimens demineralized for 4 days to investigate the resistance of the demineralization. The shear bonding strength was measured after immersing the assembly of tooth-material in simulated body fluid at 37 for 2 weeks to investigate the bonding strength. The results of this study were as follows: 1. The degree of demineralization in the enamel adjacent to the materials was greatest in the LC GIC group, followed by micro HA group, and nano HA group, when observed under CLSM. 2. Under SEM, the LC GIC group showed increased irregularities and porosities on the enamel surface, and more demineralization compared to HA groups. The nano HA group showed denser particle surfaces than the micro HA group because of the high resistance to demineralization. - 34 -
3. The micro HA group had the highest bonding strength at dentin of primary molars, which was statistically significant. Key words : light-cured glass ionomer cement, hydroxyapatite, resistance of demineralization, bonding strength, primary teeth - 35 -