ORIGINAL ARTICLE http://dx.doi.org/1.447/jkap.213.51.3.167 Nd:YVO4 레이저조사에따른티타늄의표면특성평가 : 예비연구 김애라 1 박지윤 2 김연 2 전세원 2 서윤정 1 박상원 1 * 전남대학교치의학전문대학원 1 보철학교실, 2 치의학과 Evaluation of titanium surface properties by Nd: YVO4 laser irradiation: pilot study Ae-Ra Kim 1, DDS, MSD, Ji-Yoon Park 2, DDS, MSD, Yeon Kim 2, DDS, MSD, Sei-Won Jun 2, DDS, MSD, Yoon-Jeong Seo 1, MSD, Sang-Won Park 1 *, DDS, PhD 1 Department of Prosthodontics, 2 Department of Dental Science, School of Dentistry, Chonnam National University, Gwangju, Korea Purpose: This study was conducted to evaluate the roughness and surface alternations of three differently blasted titanium discs treated by Nd: YVO4 Laser irradiation in different conditions. Materials and methods: Thirty commercially pure titanium discs were prepared and divided into three groups. Each group was consisted of 1 samples and blasted by ZrO2 (zirconium dioxide), Al2O3 (aluminum oxide), and RBM (resorbable blasted media). All the samples were degreased by ultrasonic cleaner afterward. Nine different conditions were established by changing scanning speed (1, 3, 5 mm/s) and repetition rate (5, 15, 35 khz) of Nd: YVO4 Laser (Laser Pro D-2, Laserval Korea, Seoul, South Korea). After laser irradiation, a scanning electron microscope, X-ray diffraction analysis, energy dispersive X-ray spectroscopic analysis, and surface roughness analysis were used to assess the roughness and surface alternations of the samples. Results: According to a scanning electron microscope (SEM), titanium discs treated with laser irradiation showed characteristic patterns in contrast to the control which showed irregular patterns. According to the X-ray diffraction analysis, only Al2O3 group showed its own peak. The oxidation tendency and surface roughness of titanium were similar to the control in the energy dispersive X-ray spectroscopic analysis. The surface roughness was inversely proportional to the scanning speed, whereas proportional to the repetition rate of Nd: YVO4. Conclusion: The surface microstructures and roughness of the test discs were modified by the radiation of Nd: YVO4 laser. Therefore, laser irradiation could be considered one of the methods to modify implant surfaces for the enhancement of osseointegration. (J Korean Acad Prosthodont 213;51:167-74) Key words: Nd: YVO4 laser; Titanium surface; Blasting media 서론 임플란트식립의성공적인열쇠는연조직의개입없이임플란트표면과골조직이완전히융합하는것이다. 최근많은연구에서임플란트의생체적합성을높일수있는방법을보고하였다. 1,2 치과용임플란트재료로많이사용되는티타늄은표면에치밀한부동태피막 (TiO2) 의형성으로우수한부식저항성과생체친화성이우수하다. 이러한성질에도불구하고임플란트의임상적성공은무엇보다도긴밀한골과의유착이전제된다. 3-6 골유착을위해임플란트표면의거칠기를높이려는노 력이여러방면으로시도되었다. 표면을기계로가공하거나작은입자를표면에분사하여거칠기를형성하는방식이사용되었다. 2,5-7 또화학적으로표면을산화시키거나산부식을하는방법도사용되었고, 2,5,6 플라스마분사를시도한바도있었다. 2,5,8 레이저는현재의료계내에서다양한의료분과에서사용되고있다. 임플란트와관련해서임플란트주위염의치료에레이저를사용하려는시도뿐아니라 9,1 레이저조사로임플란트표면의미세구조를변화시켜임플란트의성공을증진하려는노력도있었다. 11,12 최근널리사용되는레이저를이용한임플란트표면처리방식은이전의방식과비교하였을때레이저 *Corresponding Author: Sang-Won Park Department of Prosthodontics, School of Dentistry, Chonnam National University, 33 Yongbong-ro, Buk-gu, Gwangju, 5-757, Korea +82 62 53 563: e-mail, psw32@chonnam.ac.kr Article history: Received June 7, 213 / Last Revision June 27, 213 / Accepted July 4, 213 c cc 213 The Korean Academy of Prosthodontics This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 대한치과보철학회지 213 년 51 권 3 호 167
입력변수를조절할수있어오염없이원하는표면특성을반복적으로형성할수있다. 1,12,13 Nd:YVO4 레이저 (Nd 3+ -doped yttrium vanadate laser) 는현재임플란트연구에널리사용되는 Nd:YAG 레이저와유사하게 Nd 3+ 이온을사용하는레이저이다. 14 Nd:YVO4 결정속의 Nd 3+ 이온은 Nd:YAG 의경우와비슷한흡수및방출스펙트럼을보이나, 흡수스펙트럼이보다넓고강하다. 9,15 따라서 Nd:YAG 보다더높은출력을낼수있는레이저이다. 14,16 Braga 등 13 은 Nd:YVO4 레이저를반복률과주사속도에변화를주며상용순수티타늄 (commercially pure titanium) 시편에조사하여표면의변화를관찰하였는데, 본연구와마찬가지로주사속도가감소할수록, 반복률이커질수록표면에축적된레이저의에너지밀도 (energy density) 가증가하여더거친표면을형성하였다. 본예비연구에서는 ZrO2 (zirconium dioxide), Al2O3 (aluminium oxide), RBM (resorbable blasted media) 으로블라스팅 (blasting) 한상용순수티타늄디스크에에너지출력을고정한상태에서 Nd:YVO4 레이저 (Laser Pro D-2, Laserval Korea, Seoul, South Korea) 의주사속도와시간당진동량 ( 반복률 ) 을변화시켜레이저조건을달리한후티타늄표면거칠기및표면의변화를관찰함으로써이에대한임상적의미에대해고찰하고자하였다. 연구재료및방법 1. 시편준비 3 개의디스크형태상용순수티타늄 (Grade 2, Kobe still Co., Japan) ( 직경 15 mm, 두께 1 mm) 을사용하였으며, 결정구조는 Table 1 과같다. 2. 블라스팅 (blasting) 표면에처리한블라스팅매체 (blasting media) 에따라실험군을 Table 2 와같이나누었다. RBM 공정에이용된분말은 65% 이상의수산화인회석과 35% 이하의 β-tcp (tricalcium phosphate), α-tcp, TTCP (tetracalcium phosphate), 그리고 5% 이하의다른인산칼슘으로구성되어있으며입자의크기는 4 mesh (>425 μm ) 가 5% 이하, 4-8 mesh (425-18 μm ) 가 9% 이상, 8 mesh (<18 μm ) 가 5% 이하였다. Z 군은 ZrO2 (126 μm ), A 군은 254.8 μm크기의 Al2O3 입자를사용하였다. Air-borne particle-abrasion device(basic master, Renfert, Germany) 를이용하여앞서준비한디스크형태의티타늄표면에수직으로 2 cm 떨어진거리에서 1 초간블라스팅하였다. 블라스팅후에는시편을아세톤에담궈 1 분간초음파세척한후건조시키고레이저를조사하지않는시편과일정조건하에서레이저를조사하는시편으로나누어이후의실험을진행하였다. 3. 레이저조사 티타늄표면처리를위해서 Nd:YVO4 레이저 (Laser Pro D-2, Laserval Korea, Seoul, South Korea) 를사용하였다. 레이저출력 (power) 은 1% (2 W) 로고정한상태에서주사속도 (scanning speed) 를각각 1, 3, 5 mm/s 으로, 반복률 (repetition rate) 은 5, 15, 35 khz 로변화를주어총 9 개의조건을설정하였다 (Table 3). 입력변수에따른레이저조사는각군당 1 개의시편에시행하였다. 1) 출력 (power) - 단위시간당에너지 (%) 2) 주사속도 (scanning speed) - 레이저가단위시간당시료표면을스캔하는속도 (mm/s) 3) 반복률 (repetition rate) - 단위시간당진동량 (khz) Table 1. Crystalline structure of titanium disc Phase Crystalline system Space group 1) Cell parameter (A ) 2) ICSD number 3) α-ti Hexagonal P63/mmc a = b = 2.95, c = 4.686 76,144 1) Space group: a description of the symmetry of the crystal, 2) Cell parameter: constant distance between unit cells in a crystal lattice, 3) ICSD number (Inorganic Crystal Structure Database ): database of inorganic crystal structure data. Table 2. Experimental groups used in this study Group Blasting media Number Z ZrO2 (-126 μm ) 1 A Al2O3 (254.8 μm ) 1 R RBM (-53 μm ) 1 Table 3. Laser irradiation conditions for the experimental specimens Specimen No. Control S1R5 S1R15 S1R35 S3R5 S3R15 S3R35 S5R5 S5R15 S5R35 Power (%) 1) No 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Scanning speed (mm/s) 2) No 1 1 1 3 3 3 5 5 5 Repetition rate (khz) 3) No 5 15 35 5 15 35 5 15 35 1) Power - ability to exercise energy per time unit (%), 2) Scanning speed - scanning speed of laser at the surface of test discs per time unit (mm/s), 3) Repetition rate - vibration quantity of laser irradiation on the particular spot per time unit (khz). 168 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월
4. 시편의표면특성분석 1) 주사전자현미경주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscopy; FE- SEM, S-47, Hitachi horiba, Japan) 을이용하여 5, 1, 배율에서티타늄표면의미세형상을관찰하였다. 2) X- 선회절분석및에너지분산 X 선분광분석시편을분사한후에초음파세척한티타늄표면의결정구조및성분을평가하기위하여 X- 선회절분석 (X-ray Diffraction; XRD, X'Pert, Phillips, Netherlands) 과에너지분산 X 선분광분석 (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy; EDX, EX-2, Horiba, Japan) 을통해시료표면의정성분석을시행하였다. 주사전자현미경의전자빔은시료와의상호작용에의해여러가지신호를발생시키는데에너지분산 X 선분광분석은이신호를입력소스로이용한다. 3) 표면거칠기측정휴대용표면거칠기측정기 (Portable Roughness Meter-Model DH-7, Diavite, Switzerland) 를이용해티타늄표면의거칠기 (Ra) 를측정하였다. 거칠기는 scratch 가형성된방향으로측정하였으 며, 신뢰도를높이기위해각조건별로 1 개의시편에대해 5 회씩시행하였다. 5. 통계분석 레이저주사속도와반복률에따른티타늄표면거칠기의상관관계를분석하기위하여이원분산분석 (two-way ANOVA) 하여통계적유의성 (P<.5) 을검증하였다. 모든계산은 SPSS (SPSS version 15., SPSS Inc, Chicago, IL, USA) 를이용하였다. 결과 1. 주사전자현미경을이용한표면미세영상 레이저조사를시행하지않은티타늄표면을주사전자현미경을이용하여관찰한결과 5, 1 배율에서티타늄표면은방향성이없는불규칙한형상을보였다 (Fig. 1). 레이저조사처리가된시편에서는군마다특징적인형태가관찰되었다 (Fig. 2). 이는반복률이커질수록, 주사속도는작아질수록더욱뚜렷해지고방향성을갖는양상을나타냈다. Fig. 1. SEM micrographs of titanium disc without laser irradiation at original magnification of 1,. A: group Z, B: group A, C: group R. Fig. 2. SEM micrographs of titanium disc by laser irradiation at original magnification of 1,. A: bead form in group Z, B: wave-like pattern in group A, C: parallel scratch in group R. * Specimen number is S1R35. 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월 169
A B C 15 15 15 X-ray intensity 1 5 X-ray intensity 1 5 X-ray intensity 1 5 2 4 6 8 1 2Theta (degree) 2 4 6 8 1 2Theta (degree) 2 4 6 8 1 2Theta (degree) Fig. 3. The XRD spectra of the Ti specimen surfaces. A: group Z, B: group A, C: group R. 2. 표면성분분석 1) X- 선회절분석 X- 선회절분석기를이용하여티타늄표면의정성분석을시행하였다. Z 군, R 군에서는티타늄표면성분의회절강도에따라여러가지의고유피크가관찰되었으나분사에사용된 ZrO2 나 RBM 의고유피크는관찰되지않았다. A 군에서는티타늄과알루미나의고유피크가관찰되었다 (Fig. 3). 3. 표면거칠기측정 측정된티타늄표면거칠기의평균과표준편차는 Table 4 와같다. 세군모두에서반복률이증가할수록표면거칠기가증가하였고, Z 군와 A 군 (35 khz 일때 ), R 군 (15, 35 khz 일때 ) 에서는주사속도에증가할수록표면거칠기는감소하는경향을보였다. 이는주사전자현미경을통해관찰한표면거칠기영상의변화및에너지분산 X 선분광분석을통한티타늄표면의산화 2) 에너지분산 X선분광분석 ZrO2를블라스팅한군에서는주사속도가증가함에따라티타늄의질량비는높아지고산소의질량비는낮아졌다. 그리고반복률이증가함에따라티타늄의질량비는낮아지고산소의질량비는높아졌다 (Fig. 4). Al2O3 를블라스팅한결과는 Fig. 5에나와있다. 반복률에상관없이주사속도가 1 mm/s일때티타늄의함량은전체적으로는주사속도와반비례하는경향을보였다. 주사속도가 3, 5 mm/s일때산소나알루미나함량이높았다. RBM을처리한군에서는산소함량이주사속도가증가하면감소하는경향을보였다 (Fig. 6). wt (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 control S1R5 S1R15 S1R35 S3R5 S3R15 S3R35 S5R5 S5R15 S5R35 Fig. 4. The result of EDX analysis in group Z. O2 Ti 17 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월 wt (%) wt (%) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 8 6 4 2 control S1R5 S1R15 S1R35 S3R5 S3R15 S3R35 S5R5 S5R15 S5R35 Fig. 5. The result of EDX analysis in group A. control S1R5 S1R15 S1R35 S3R5 S3R15 S3R35 S5R5 S5R15 S5R35 Fig. 6. The result of EDX analysis in group R. O2 Ti Al Ti O
도의경향성과유사하게나타났다 (Fig. 7). Fig. 7 에서보는것처럼레이저를처리하지않은대조군의표면거칠기 (orage color line) 보다더낮은표면거칠기를보이는레이저조건들이존재하였다. 이원분산분석결과세군모두에서주사속도와반복률에따른차이가있었다 (P<.5) (Table 5). Table 4. Surface roughness (Ra) (Mean ± SD*) ( μm ) Z A R Control 1.35 ±.14 3.6 ± 1.1 3.5 ±.47 S1R5 1.34 ±.3 1.99 ±.34 2.58 ±.44 S1R15 2.83 ±.23 2.6 ±.26 2.82 ±.49 S1R35 3.31 ±.8 3.7 ±.82 3.68 ±.63 S3R5 1.4 ±.15 1.35 ±.29 2.58 ±.27 S3R15 1.66 ±.12 1.39 ±.36 3.46 ±.38 S3R35 2.29 ±.17 2.3 ±.59 3.51 ±.52 S5R5.73 ±.6 1.98 ±.7 2.37 ±.24 S5R15 1.51 ±.1 2. ±.64 2.57 ±.47 S5R35 1.88 ±.1 2.19 ±.53 2.88 ±.12 *SD: standard deviation 고찰 임플란트재료에관한연구로 1991 년 Johansson 과 Albrektsson 17 은상용순수티타늄이임플란트재료로최선의선택이라하였다. Gottlander 와 Albrektsson 18 은코팅된티타늄임플란트를추천하였는데, 초기단계에서는수산화인회석 (hydroxyapatite) 이더빠른골반응을보이고 4 개월이후부터는골량의차이를볼수없다가 6 개월이후에는티타늄의경우 5-75% 골량이더많다고보고하였다. 일반적으로임플란트의표면을거칠게하면골과접촉할수있는표면적이증가하여골유착이향상된다고보고되고있다. 표면처리된임플란트는식립시골과더많이접촉함으로써초기안정성을얻을수있고, 혈병을유지하기위한표면형태를가지고있어골치유과정을촉진시킨다. 19 Wennerberg 등 7 은거친표면의임플란트가매끈한표면의임플란트보다골과임플란트의더많은면적에서접촉이일어나고제거시더많은힘이필요한것으로보고하였다. 또 Wennerberg 와 Albrektsson 는고도보다는중등도의표면거칠기에서골 - 임플란트접촉의증가를보인다고하였고, 임플란트의이상적인 A Mean surface roughness ( μm ) 4 3.5 3 2..5 2 1.5 1.5 1 3 5 Scanning speed (mm/s) B Mean surface roughness ( μm ) 4 3.5 3 2..5 2 1.5 1.5 1 3 5 Scanning speed (mm/s) C Mean surface roughness ( μm ) 4 3.5 3 2..5 2 1.5 1.5 5 khz 45 khz 35 khz control 1 3 5 Scanning speed (mm/s) Fig. 7. Changes of surface roughness by Scanning Speed and Repetition rate: A, group Z; B, group A; C, group R. Table 5. Two-way ANOVA with scanning speed and repetition rate Group Source DF Sum of squares Mean square F value P value Z Scanning speed 2 1.124 5.62 89.824 <.1 Repetition rate 2 16.483 8.242 146.243 <.1 Scanning speed*repetition rate 5 27.725 a 5.545 98.395 <.1 Error 44 2.48.56 Correted Total 49 3.25 A Scanning speed 2 9.1 4.55 1.839 <.1 Repetition rate 2 7.481 3.74 8.999 <.1 Scanning speed*repetition rate 5 2.66 a 4.13 9.655 <.1 Error 44 18.288.416 Correted Total 49 38.354 R Scanning speed 2 2.687 1.344 6.784.3 Repetition rate 2 5.395 2.698 13.621 <.1 Scanning speed*repetition rate 5 8.14 a 1.628 8.22 <.1 Error 44 8.714.198 Correted Total 49 16.854 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월 171
표면거칠기는 1-1.5 μm이라고하였다. 2 임플란트표면거칠기에따른연조직의반응을보면, 거친표면의임플란트가임플란트주위염을더많이야기한다고생각되고있지만, 동물실험이나임상실험에서입증된바가없다. 레이저를이용한임플란트표면처리방식은레이저입력변수를조절할수있어오염없이원하는표면특성을반복적으로형성할수있다. 치과영역에서사용되는여러레이저중에서임플란트표면처리에적합한레이저는 CO2, Er:YAG, Diode 라는보고가있다. 9,21 Nd:YAG 레이저는낮은에너지에서도임플란트표면에용융현상과표면변화를심하게일으켰고, 플라즈마분사및수산화인회석으로코팅된티타늄임플란트의표면이변화했다. 15 또한 Chu 등 22 에의하면 Nd:YAG 레이저는표면변화뿐아니라온도도상당량증가시키는결과를가져왔다고하였다. 본예비연구에서는 Nd:YVO4 레이저를이용해레이저조사조건을달리하여티타늄표면에적용하였다. ZrO2 를블라스팅한군은주사전자현미경결과특징적인 bead form 이관찰되었고비드방향으로긁어서측정한표면거칠기는주사속도와는반비례, 반복률과는비례하는경향성을나타내었다. Al2O3 를처리한군에서는 wave like pattern 이주사전사현미경에서관찰되었다. 그리고반복률에상관없이주사속도가 1 mm/s 일때티타늄의함량은전체적으로는주사속도와반비례하고주사속도가 3, 5 mm/s 일때는산소나알루미나함량이높았다. RBM 으로블라스팅한군은산소함량이주사속도가증가하면감소하는경향을나타냈으며주사전사현미경에서 parallel scratch 를보였다. 에너지분산 X 선분광분석에서나타난티타늄의산화상태와표면거칠기가관련이있었다. Braga 등 13 의연구에따르면레이저조사시표면에전달되는에너지의속도가금속표면의산화상태에영향을준다고하였다. 레이저조사를통해표면거칠기와젖음성및물리화학적특성을촉진시킬수있는구성물질을형성함으로써골유착을향상시킨다고보고하였다. 그리고 Petö 등 23 의연구결과처럼본연구의 Al2O3 처리한군에서는알루미늄이검출되었다. 알루미나는분사후제거가어려운물질로, 일단티타늄표면에분사되면초음파세척이나부동태화등의방법으로도제거가되지않는다. 5 실제임상에서임플란트에박힌알루미나입자가임플란트식립후골내에서떨어져나와예기치못한부작용을일으킬수도있으므로, 알루미나분사후 Nd:YVO4 레이저를조사한임플란트를생체에식립한후이러한임플란트의안정성여부에대한지속적인관찰을수행한연구가필요할것이다. 본연구에서는임플란트표면거칠기에변화를줄수있는다른요소들은배제하고레이저의주사속도와반복률만을변화하여실험하였다. In vitro 에서실험하였기때문에 Nd:YVO4 레이저를이용하는데문제가없었지만, 티타늄표면변화를일으키는 Nd:YVO4 를임플란트주위염등의치료에서와같이구강내에직접조사할때는조직에미치는위해가없는지에대한 in vitro 및 in vivo 연구가필요하다. 그리고레이저를처리하 지않은대조군의표면거칠기와비교시실험군에서더낮은표면거칠기를보이는시편들이존재하였기에골유착을가장촉진시킬수있는레이저입력변수의조합에대한향후연구가필요할것이다. 결론 1. 주사전자현미경을이용한표면미세영상에서레이저조사처리후군마다특징적인형태를나타내었고주사속도가작을수록반복률이커질수록더욱뚜렷해지고방향성을갖는양상을나타내었다. 2. X 선회절분석결과티타늄표면성분의회절강도에따라 Al2O3 로블라스팅한군에서는티타늄과알루미나의고유피크가관찰되었으나 ZrO2, RBM 처리한군에서는티타늄의고유피크만이관찰되었다. 3. 에너지분산 X 선분광분석결과실험군마다약간의차이를보였으나대체적으로주사속도가감소할수록티타늄표면의산화도가증가하는경향을보였다. 4. 표면거칠기는반복률과주사속도에따른차이가있었다 (P<.5). References 1. Albrektsson T, Lekholm U. Osseointegration: current state of the art. Dent Clin North Am 1989;33:537-54. 2. Wennerberg A, Albrektsson T. Effects of titanium surface topography on bone integration: a systematic review. Clin Oral Implants Res 29;2:172-84. 3. Mendonça G, Mendonça DB, Aragão FJ, Cooper LF. Advancing dental implant surface technology-from micron- to nanotopography. Biomaterials 28;29:3822-35. 4. Marchi J, Delfino CS, Bressiani JC, Bressiani AHA, Marques MM. Cell proliferation of human fibroblasts on alumina and hydroxyapatite-based ceramics with different surface treatments. Int J Appl Ceram Technol 21;7:139-47. 5. Le Gue hennec L, Soueidan A, Layrolle P, Amouriq Y. Surface treatments of titanium dental implants for rapid osseointegration. Dent Mater 27;23:844-54. 6. Elias CN, Oshida Y, Lima JH, Muller CA. Relationship between surface properties (roughness, wettability and morphology) of titanium and dental implant removal torque. J Mech Behav Biomed Mater 28;1:234-42. 7. Wennerberg A, Albrektsson T, Andersson B, Krol JJ. A histomorphometric and removal torque study of screw-shaped titanium implants with three different surface topographies. Clin Oral Implants Res 1995;6:24-3. 8. Vasanthan A, Kim H, Drukteinis S, Lacefield W. Implant surface modification using laser guided coatings: in vitro comparison of mechanical properties. J Prosthodont 28;17:357-64. 9. Romanos GE, Everts H, Nentwig GH. Effects of diode and Nd:YAG laser irradiation on titanium discs: a scanning electron microscope examination. J Periodontol 2;71:81-5. 172 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월
1. Stubinger S, Etter C, Miskiewicz M, Homann F, Saldamli B, Wieland M, Sader R. Surface alterations of polished and sandblasted and acid-etched titanium implants after Er:YAG, carbon dioxide, and diode laser irradiation. Int J Oral Maxillofac Implants 21;25:14-11. 11. Bereznai M, Pelsöczi I, To th Z, Turzo K, Radnai M, Bor Z, Fazekas A. Surface modifications induced by ns and sub-ps excimer laser pulses on titanium implant material. Biomaterials 23;24:4197-23. 12. Heinrich A, Dengler K, Koerner T, Haczek C, Deppe H, Stritzker B. Laser-modified titanium implants for improved cell adhesion. Lasers Med Sci 28;23:55-8. 13. Braga Francisco JC, Marques Rodrigo FC, Filho Edson de A, Guastaldi Antonio C. Surface modification of Ti dental implants by Nd:YVO4 laser irradiation. Appl Surf Sci 27;253: 923-8. 14. Taira T, Mukai A, Nozawa Y, Kobayashi T. Single-mode oscillation of laser-diode-pumped Nd:YVO4 microchip lasers. Opt Lett 1991;16:1955-7. 15. Block CM, Mayo JA, Evans GH. Effects of the Nd:YAG dental laser on plasma-sprayed and hydroxyapatite-coated titanium dental implants: surface alteration and attempted sterilization. Int J Oral Maxillofac Implants 1992;7:441-9. 16. Fields RA, Birnbaum M, Fincher CL. Highly efficient Nd:YVO4 diode-laser end-pumped laser. Appl Phys Lett 1987;51:1885. 17. Johansson CB, Albrektsson T. A removal torque and histomorphometric study of commercially pure niobium and titanium implants in rabbit bone. Clin Oral Implants Res 1991;2:24-9. 18. Gottlander M, Albrektsson T. Histomorphometric analyses of hydroxyapatite-coated and uncoated titanium implants. The importance of the implant design. Clin Oral Implants Res 1992;3:71-6. 19. Cooper LF. A role for surface topography in creating and maintaining bone at titanium endosseous implants. J Prosthet Dent 2;84:522-34. 2. R nold HJ, Lyngstadaas SP, Ellingsen JE. Analysing the optimal value for titanium implant roughness in bone attachment using a tensile test. Biomaterials 23;24:4559-64. 21. Kreisler M, Götz H, Duschner H. Effect of Nd:YAG, Ho:YAG, Er:YAG, CO2, and GaAIAs laser irradiation on surface properties of endosseous dental implants. Int J Oral Maxillofac Implants 22;17:22-11. 22. Chu RT, Watanabe L, White JM, Marshal GW, Marshal SJ, Hutton JE. Temperature rise and surface modification of lased titanium cylinders. J Dent Res 1992;71:144 (Abstract 312). 23. Petö G, Karacs A, Pa szti Z, Guczi L, Divinyi T, Joo b A. Surface treatment of screw shaped titanium dental implants by high intensity laser pulses. Appl Surf Sci 22;186:7-13. 대한치과보철학회지 51 권 3 호, 213 년 7 월 173
ORIGINAL ARTICLE Nd:YVO4 레이저조사에따른티타늄의표면특성평가 : 예비연구 김애라 1 박지윤 2 김연 2 전세원 2 서윤정 1 박상원 1 * 전남대학교치의학전문대학원 1 보철학교실, 2 치의학과 연구목적 : 본연구는서로다른세가지블라스팅처리를한티타늄디스크에 Nd:YVO4 레이저조사조건을달리한후조사하여티타늄의표면거칠기및표면변화를관찰하기위함이다. 연구재료및방법 : 디스크형태의상용순수티타늄시편을 3 개준비하여시료표면을각각 1 개씩 ZrO2 (zirconium dioxide), Al2O3 (aluminium oxide), RBM (resorbable blasted media) 으로블라스팅 (blasting) 하고초음파세척하였다. Nd:YVO4 레이저 (Laser Pro D-2, Laserval Korea, Seoul, South Korea) 에서주사속도 (1, 3, 5 mm/s) 와시간당진동량 ( 반복률 ) (5, 15, 35 khz) 을다르게하여 9 가지조건을설정하였다. 레이저조사후주사전자현미경, X- 선회절분석및에너지분산 X 선분광분석, 표면거칠기분석을통해각시편을평가하고분석하였다. 결과 : 주사전자현미경의결과레이저조사를시행하지않은티타늄표면은방향성이없는불규칙한형상을보였고레이저조사를처리한시편은특징적인형태가관찰되었다. X- 선회절분석결과 ZrO2, RBM 의고유피크는관찰되지않았으나 Al2O3 분사한군에서는알루미나의고유피크가관찰되었다. 에너지분산 X 선분광분석을통해관찰한티타늄의산화도경향성과표면거칠기는유사하였다. 표면거칠기는주사속도와반복률에따른차이를보였다 (P<.5). 결론 : 레이저조사조건에따라티타늄디스크의미세구조와표면거칠기가변화되었다. 레이저조사는골유착을증진시키기위한임플란트표면을변화시키는방법중의하나로여길수있을것이다. ( 대한치과보철학회지 213;51:167-74) 주요단어 : Nd:YVO4 레이저 ; 티타늄표면 ; 블라스팅매체 * 교신저자 : 박상원 5-757 광주광역시북구용봉로 33번지전남대학교치과병원치과보철학교실 62-53-563: e-mail, psw32@chonnam.ac.kr 원고접수일 : 213년 6월 7일 / 원고최종수정일 : 213년 6월 27일 / 원고채택일 : 213년 7월 4일 c 213 대한치과보철학회 cc 이글은크리에이티브커먼즈코리아저작자표시-비영리 3. 대한민국라이선스에따라이용하실수있습니다. 174 대한치과보철학회지 213 년 51 권 3 호