본문내용
1. 복합레진
1.1. 복합레진의 정의 및 특성
복합레진은 일반적인 복합 재료의 일종으로, 성분과 형태가 다른 2종 이상의 소재를 섞어 재료학적으로 물성을 강화한 치과용 수복 재료이다.
복합레진은 3급과 5급 와동, 그리고 약한 교합력이 가해지고 심미성이 요구되는 1급 와동에 주로 사용된다. 복합레진은 아말감보다 내구성이 떨어지지만, 최근에는 구치부용 복합레진도 2급 와동에 사용되고 있다.
복합레진은 유기 레진 기질, 기질을 강화시키는 무기질 필러, 필러와 레진 기질을 화학적으로 결합시켜주는 결합제로 구성되어 있다. 복합레진은 필러의 크기나 중합방식에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 필러의 크기에 따라 재래형, 초미세입자형, 미세입자형, 혼합형, 나노입자형으로 분류되고, 중합방식에 따라 화학중합형과 가시광선중합형으로 나뉜다. 또한 한국산업표준 KSP ISO 4049호에 따르면 제1형과 제2형으로 구분된다.
복합레진은 다양한 성질들을 갖는데, 중합수축, 열팽창계수, 흡수도, 방사선 불투과성, 강도, 결합강도, 색 안정성, 중합깊이 등이 있다. 이러한 물성들은 복합레진의 임상적 성능에 큰 영향을 미친다.
복합레진의 임상적 성질로는 와동형태에 따른 수명, 술 후 지각과민 반응, 마무리와 연마, 마모 저항성 등이 있다. 복합레진은 주로 전치부와 같이 심미성이 중요한 부위에 사용되며, 구치부에도 점차 확대 적용되고 있다.
1.2. 복합레진의 조성
복합레진의 조성은 크게 세 가지 요소로 구성되어 있다. 첫째, 유기 레진 기질이다. 대표적으로 Bis-GMA(bisphenol A-glycidyl methacrylate) 및 UDMA(urethane dimethacrylate) 등이 사용된다. 이들 레진 기질은 외부 자극에 의해 중합되어 단단한 고분자 구조를 형성한다. 둘째, 무기질 필러이다. 유리, 석영, 산화규소 등의 무기질 입자가 사용되며, 레진 기질을 보강하고 마모 저항성, 방사선 불투과성을 높인다. 필러의 크기와 분포에 따라 복합레진의 물리적 성질이 달라진다. 셋째, 결합제이다. 실란과 같은 화합물이 사용되어 무기질 필러와 유기 레진 기질을 화학적으로 결합시킨다. 이를 통해 복합레진의 기계적 성질 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
따라서 복합레진은 이러한 세 가지 주요 성분의 조합으로 이루어지며, 각 성분의 특성과 배합비에 따라 다양한 물성을 발현할 수 있다고 할 수 있다.
1.3. 복합레진의 분류
1.3.1. 필러의 크기에 따른 분류
복합레진의 필러 크기에 따른 분류는 다음과 같다.
재래형 복합레진은 입자의 크기가 1-50μm로 가장 크다. 이 크기의 필러를 가진 복합레진은 강도와 마모 저항성이 상대적으로 낮은 편이다. 하지만 취급이 용이하고 광택이 좋아 심미성이 요구되는 전치부 수복에 주로 사용된다.
초미세입자형 복합레진은 0.04-1μm의 필러 입자를 가지고 있다. 필러의 크기가 작아 연마성이 좋고 광택이 우수하여 심미성이 매우 높다. 또한 중합수축이 작고 연마저항성이 우수하다는 장점이 있어 앞서 언급한 전치부 뿐만 아니라 구치부 수복에도 사용된다.
미세입자형 복합레진은 0.1-1μm의 필러 입자를 포함하고 있다. 구치부 충전 시 강도와 마모 저항성이 높아 유리하며 광택도 우수하여 심미성도 좋다. 따라서 전치부와 구치부 모두에 폭넓게 사용되고 있다.
혼합형 복합레진은 큰 입자와 작은 입자가 혼합된 형태로, 0.04-1μm와 1-50μm의 크기 범위의 필러 입자를 포함한다. 큰 입자로 인해 강도와 마모 저항성이 높고, 작은 입자로 인해 연마성과 광택도 우수하다. 따라서 구치부와 전치부 모두에 사용될 수 있는 다용도 소재이다.
마지막으로 나노입자형 복합레진은 0.02-0.08μm의 필러 입자를 포함한다. 필러 입자의 크기가 매우 작아 표면이 매끄럽고 광택이 우수할 뿐만 아니라 중합 수축이 작고 기계적 성질도 우수하여 최근 널리 사용되고 있다.
1.3.2. 중합방식에 따른 분류
복합레진의 중합방식에 따른 분류는 크게 화학중합형 복합레진과 가시광선 중합형 복합레진으로 나뉜다.
화학중합형 복합레진은 benzoyl peroxide 개시제와 aromatic tertiary amine 활성제에 의해 중합이 일어나는 방식이다. 복합레진 내에 이 두 성분이 포함되어 있어 혼합만으로도 자발적인 중합 반응이 개시된다. 따라서 화학중합형 복합레진은 혼합 직후부터 중합이 진행되기 때문에 점진적으로 경화되어 가는 특성을 가진다. 이러한 특성으로 인해 화학중합형 복합레진은 와동의 깊은 부위나 광조사가 어려운 부위에 적용하기 유리하다.
반면 가시광선 중합형 복합레진은 광개시제인 camphoroquinone과 같은 diketone이 blue light를 흡수하여 활성화되고, 이때 생성된 free radical이 중합을 개시하는 방식이다. 또한 촉진제로 aliphatic amine이나 dimethylaminoethylmethacrylate(DMAEMA)가 함께 포함되어 있어 광중합 효과를 높인다. 따라서 가시광선 중합형 복합레진은 치과의사가 광조사를 통해 원하는 시점에 중합을 개시할 수 있어 편리하다.이처럼 복합레진은 중합방식에 따라 화학중합형과 가시광선 중합형으로 구분된다. 화학중합형은 자발적 중합이 이루어지는 반면, 가시광선 중합형은 광조사에 의해 중합이 개시된다는 차이가 있다. 이러한 특성들로 인해 각 중합방식의 복합레진은 임상적 용도와 적용부위에서 차이를 보인다.
복합레진을 비롯한 치과재료의 적절한 선택과 사용은 환자의 구강 건강과 치료 예후에 매우 중요하다. 따라서 치과위생사는 치과재료의 특성을 정확히 이해하고, 임상적 상황에 맞춰 최선의 재료를 선택할 수 있어야 한다. 이를 위해 지속적인 교육과 연구가 필요하며, 치과팀 내에서의 협조와 소통 또한 중요하다.
1.3.3. KSP ISO 4049호에 따른 분류
KSP ISO 4049호에 따른 복합레진의 분류는 크게 제1형과 제2형으로 나뉜다.
제1형 복합레진은 교합면을 포함한 수복에 적합한 고분자계 충전 및 수복재료이다. 교합면의 마모 및 파절에 강한 성질을 가지고 있어 구치부 수복에 적합하다. 평균 중합수축률은 3% 이내이며, 광중합 및 화학중합형이 모두 포함된다.
제2형 복합레진은 기타 고분자계 충전 및 수복재료로, 교합면을 포함하지 않는 수복에 적합하다. 전치부나 비노출면 수복에 주로 사용된다. 평균 중합수축률은 제1형보다 높은 7% 이내이며, 주로 광중합형이 이에 해당한다.
이처럼 KSP ISO 4049호에 따른 복합레진의 분류는 수복 부위와 성능을 고려하여 구분되며, 임상적 용도에 따라 적절한 제품을 선택할 수 있다.
1.4. 복합레진의 성질
1.4.1. 중합수축
복합레진의 중합수축은 치과용 복합레진을 혼합하거나 광중합시키면 단량체가 중합체가 되면서 2~4%의 부피 수축이 일어나는 현상이다. 이러한 변화로 인해 치아와 복합레진 사이에 미세누출이 생기거나 치아 파절이 일어나 2차 우식증을 유발할 수 있다.
복합레진의 중합수축은 복합레진의 기본적인 문제점 중 하나이다. 복합레진의 중합 시 수축으로 인한 응력은 치질과 복합레진 간의 접착 파괴를 초래할 수 있으며, 결과적으로 미세누출과 이차우식증을 유발할 수 있다. 따라서 복합레진 수복 시 중합수축을 최소화하기 위한 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 예를 들어 교차결합도가 높은 단량체의 사용, 필러의 함량 증가, 중합 수축 스트레스 완화 기전 도입 등의 노력들이 이루어지고 있다.
최근에는 중합수축을 최소화하기 위해 수축 스트레스 완화 기전이 적용된 복합레진 제품들이 개발되고 있다. 예를 들어 수분흡수를 증가시켜 중합 수축 시 균열 생성을 억제하는 방식, 중합 수축 시 필러와 기질 간의 slip을 유도하여 수축 응력을 낮추는 방식 등이 있다. 또한 중합 개시제를 개선하여 중합 속도를 늦추고 최종 수축량을 감소시키는 방식도 연구되고 있다.
복합레진의 중합수축은 치과용 복합레진의 주요한 문제점 중 하나로, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다. 중합수축 최소화를 위한 단량체, 필러, 중합 기전 등의 개선 노력을 통해 점점 더 우수한 복합레진 제품이 개발되고 있다.
1.4.2. 열팽창계수
복합레진의 열팽창계수는 치질에 비해 크기 때문에, 수복 치아와 복합레진 사이에 열팽창계수 차이가 크면 미세누출이 발생할 수 있다. 이는 박테리아 침투와 이차 우식증을 유발할 수 있다.
복합레진의 열팽창계수는 15-40 x 10-6/℃ 정도로 보고되고 있다. 이에 비해 법랑질의 열팽창계수는 11.4 x 10-6/℃, 상아질의 열팽창계수는 8.3 x 10-6/℃로 치질에 비해 복합레진의 열팽창계수가 더 크다.
필러의 양이 많을수록 복합레진의 열팽창계수는 감소하는데, 이는 필러의 열팽창계수가 레진 기질에 비해 낮기 때문이다. 따라서 필러 함량을 늘리면 복합레진의 열팽창계수를 낮출 수 있어 치질과의 열팽창계수 차이를 줄일 수 있다.
또한 복합레진의 자체적인 열팽창계수 감소를 위해 저열팽창계수 단량체의 사용, 충전제 함량 증가, 충전제 입자 크기 감소 등의 노력이 이루어지고 있다. 이를 통해 치질과의 열팽창계수 차이를 줄여 미세누출을 예방하고자 한다.
1.4.3. 흡수도
레진의 흡수도는 치과용 복합레진의 중요한 성질 중 하나이다. 레진 기질은 물을 흡수하여 쉽게 변색되는 특성을 가지고 있다. 복합레진의 흡수도가 크면 구강 내 환경 변화에 따른 복합레진의 성질 변화가 크게 나타날 수 있다.
흡수도가 높은 레진의 경우 구강 내 습도와 온도 변화에 따라 수분 흡수와 팽창이 일어나 변연누출, 변색, 강도 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 반면에 흡수도가 낮은 레진은 이러한 단점이 적어 장기적인 수복물 유지에 유리하다.
이를 위해 복합레진 개발 시 소수성이 강한 레진 기질을 사용하거나, 시험관 내 및 실제 구강 환경 하에서의 흡수도 평가를 통해 적절한 흡수도를 가지는 제품을 선별하고 있다. 또한 필러의 표면 처리를 통해 레진 기질과의 결합력을 증진시켜 흡수도를 낮추는 방법도 활용되고 있다.
1.4.4. 방사선 불투과성
복합레진의 방사선 불투과성은 중요한 특성 중 하나이다. 복합레진은 방사선 불투과성을 갖도록 원자번호가 높은 원소를 혼합하여 제조한다. 이를 통해 복합레진 수복물을 방사선 사진에서 식별할 수 있다.
복합레진의 방사선 불투과성은 치과의사에게 여러 가지 이점을 제공한다. 첫째, 치과의사는 방사선 사진을 통해 복합레진 수복물의 형태, 크기, 위치 등을 쉽게 확인할 수 있다. 둘째, 복합레진 수복물의 변연 적합성, 마모, 파절 등을 파악하여 수복물의 상태를 평가할 수 있다. 셋째, 이차 우식이나 치수 상태 등 부작용을 조기에 발견할 수 있어 적절한 치료를 제공할 수 있다.
따라서 적절한 방사선 불투과성은 복합레진 수복물의 진단과 예후 평가에 매우 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다.
1.4.5. 강도
복합레진의 강도는 일반적으로 필러의 부피비에 비례하여 증가한다." 또한 무기 필러의 양이 동일하면 입자 크기가 작은 복합 레진의 강도가 더 높다. 이는 작은 입자 크기로 인해 균일한 응력 분산이 이루어지기 때문이다.
필러의 양이 많을수록 복합레진의 강도가 증가하는 이유는 다음과 같다. 레진 기질은 약한 결합력을 가지고 있지만, 무기질 필러는 매우 강한 결합력을 갖고 있다. 따라서 필...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23