비스페놀 A를 함유하지 않은 치과용 신규 프리폴리머의 합성 및 유기 매트릭스의 제조 Synthesis of Novel Prepolymers Containing No Bisphenol A and Preparation of Organic Matrices for Dental Applications원문보기
치과용 재료로 사용되고 있는 환경호르몬으로 추정되는 비스페놀 A를 함유한 2,2-bis[4- (2'-hydroxy-3'-methacryloyloxypropoxy)phenyl]propane(Bis-GMA)을 대체할 수 있는 화학적 구조가 Bis-GMA와 유사한 2종류의 신규 2관능성 methacrylated prepolymer인 170-2MA와 631-2MA를 합성하였다. 이렇게 합성된 pre-polymer를 희석제와 다른 단량체를 혼합하여 새로운 치과용 유기 매트릭스를 제조하였으며, 신규 prepolymer치 수율과 점도 및 화학적 구조와 유기 매트릭스의 물리적 및 기계적 물성을 평가하였다. 비스페놀 A를 함유하지 않은 2종류의 에폭시 화합물과 methacrylic acid의 개환반응에 의해서 각각 methacrylation하여 합성된 prepolymer는 90% 이상의 높은 반응 수율을 보였으며 control인 Bis-GMA에 비해서 상대적으로 낮은 점도를 보였다. 또한 합성된 methacrylated prepolymer는 Bis-GMA와 유사한 화학적 구조임을 $^1H-NMR$과 FTIR 분석결과로부터 확인하였다. 2종류의 합성 prepolymer를 이용하여 제조한 유기 매트릭스의 경화시간, 중합 수축률, 광전환율, 중합깊이 및 압축강도는 control인 Bis-GMA를 함유한 것에 비해서 비슷하거나 약간 더 우수한 특성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 합성한 비스페놀 A를 함유하지 않은 170-2MA와 631-2MA prepolymer는 현재 사용중인 Bis-GMA를 대체할 수 있는 새로운 치과용 고분자재료로 충분히 적용이 가능할 것으로 사료된다.
치과용 재료로 사용되고 있는 환경호르몬으로 추정되는 비스페놀 A를 함유한 2,2-bis[4- (2'-hydroxy-3'-methacryloyloxypropoxy)phenyl]propane(Bis-GMA)을 대체할 수 있는 화학적 구조가 Bis-GMA와 유사한 2종류의 신규 2관능성 methacrylated prepolymer인 170-2MA와 631-2MA를 합성하였다. 이렇게 합성된 pre-polymer를 희석제와 다른 단량체를 혼합하여 새로운 치과용 유기 매트릭스를 제조하였으며, 신규 prepolymer치 수율과 점도 및 화학적 구조와 유기 매트릭스의 물리적 및 기계적 물성을 평가하였다. 비스페놀 A를 함유하지 않은 2종류의 에폭시 화합물과 methacrylic acid의 개환반응에 의해서 각각 methacrylation하여 합성된 prepolymer는 90% 이상의 높은 반응 수율을 보였으며 control인 Bis-GMA에 비해서 상대적으로 낮은 점도를 보였다. 또한 합성된 methacrylated prepolymer는 Bis-GMA와 유사한 화학적 구조임을 $^1H-NMR$과 FTIR 분석결과로부터 확인하였다. 2종류의 합성 prepolymer를 이용하여 제조한 유기 매트릭스의 경화시간, 중합 수축률, 광전환율, 중합깊이 및 압축강도는 control인 Bis-GMA를 함유한 것에 비해서 비슷하거나 약간 더 우수한 특성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 합성한 비스페놀 A를 함유하지 않은 170-2MA와 631-2MA prepolymer는 현재 사용중인 Bis-GMA를 대체할 수 있는 새로운 치과용 고분자재료로 충분히 적용이 가능할 것으로 사료된다.
Two kinds of novel bifunctional methacrylated prepolymers (170-2MA and 631-2MA) which have similar structure with 2,2-bis[4- (2'-hynroxy-3'-methacryloyloxypropoxy)phenyl] propane (Bis-GMA) was synthesized for dental applications as an alternative to Bis-GMA containing bisphenol A that is doubtful as...
Two kinds of novel bifunctional methacrylated prepolymers (170-2MA and 631-2MA) which have similar structure with 2,2-bis[4- (2'-hynroxy-3'-methacryloyloxypropoxy)phenyl] propane (Bis-GMA) was synthesized for dental applications as an alternative to Bis-GMA containing bisphenol A that is doubtful as an endocrine disrupter. The organic matrices were prepared by mixing a diluent and/or a monomer with the synthesized methacrylated prepolymers. The yield, viscosity, and chemical structures of the prepolymers and the physical and methanical properties of the organic matrices were evaluated. The yields of the prepolymers synthesized through a ring-opening reaction of epoxy compound and methacrylic acid were above 90% and the viscosities of the prepolymers were much lower than that of the Bis-GMA control. From the results of $^1H-NMR$ and FTIR analyses, the chemical structures of the prepolymers were similar to that of Bis-GMA. In addition, the curing time, poly-merization shrinkage, photoconversion, polymerization depth, and compressive strength of the organic matrices formulated with 170-2MA and 631-2MA prepolymers exhibited comparable to or better than those of the existing Bis-GMA-based one. These results suggest that the novel methacrylated prepolymers which have no endocrine disrupter can be an alternative to Bis-GMA and be applicable to dental polymer materials.
Two kinds of novel bifunctional methacrylated prepolymers (170-2MA and 631-2MA) which have similar structure with 2,2-bis[4- (2'-hynroxy-3'-methacryloyloxypropoxy)phenyl] propane (Bis-GMA) was synthesized for dental applications as an alternative to Bis-GMA containing bisphenol A that is doubtful as an endocrine disrupter. The organic matrices were prepared by mixing a diluent and/or a monomer with the synthesized methacrylated prepolymers. The yield, viscosity, and chemical structures of the prepolymers and the physical and methanical properties of the organic matrices were evaluated. The yields of the prepolymers synthesized through a ring-opening reaction of epoxy compound and methacrylic acid were above 90% and the viscosities of the prepolymers were much lower than that of the Bis-GMA control. From the results of $^1H-NMR$ and FTIR analyses, the chemical structures of the prepolymers were similar to that of Bis-GMA. In addition, the curing time, poly-merization shrinkage, photoconversion, polymerization depth, and compressive strength of the organic matrices formulated with 170-2MA and 631-2MA prepolymers exhibited comparable to or better than those of the existing Bis-GMA-based one. These results suggest that the novel methacrylated prepolymers which have no endocrine disrupter can be an alternative to Bis-GMA and be applicable to dental polymer materials.
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제안 방법
, Korea) 를 이용하여 측정하였다.21 2종류의 prepolymer와 Bis-GMA의 광전환율(degree of photocon version) attenuated total reflection-Fourier transform infrared(ATR-FTIR)를 이용하여 측정하였다. 이때 사용된 특성 피크는 1608 cm-1의 aromatic 벤젠의 이중결합 흡수피크와 1638 crrL의 aliphatic methacrylate의 이중결합 흡수피크로, 광중합 전과 후의 피크 면적을 상대적으로 비교하여 결정하였다.
Bis-GMA 를 25 °C에서 각각 측정하였고, 화학적 구조는 chloroform-d 용매를 사용한 proton nuclear magnetic resonance ('H-NMR, Gemini 200 MHz, Varian) 와 Fourier transform infrared spectrometer (FTIR, IFS 66 spectrometer, Bruker) 로 분석하였다. 유기 매트릭스의 경화시간과 광중합 수축률은 Linometer RB404(R&B, Inc.
Methacrylated Prepolymer를 이용한 유기 매트릭스의 제조 Table 1 에 나타낸 조성비와 같이, 앞서 합성한 methacrylated pre polymer (60 wt%)를 사용하여 치과 수복용 유기 매트릭스를 제조하였다. 즉, 점도를 낮추기 위해서 희석제인 TEGDMA를 10~ 40 wt%까지 사용하였으며, 광개시 시스템으로는 광증감제인 CQ 와 광개시저](환원제) 인 EDMAB를 각각 1 및 2 wt% 사용하였다.
유기 매트릭스의 물리적 물성. Table 1에 Bis-GMA와 170-2MA 및 631-2MA를 사용하여 희석제인 TEGDMA와 중합 단량체인 UDMA를 조성별로 혼합하여 제조한 치과 수복용 유기 매트릭스를 나타낸 것이다 매트릭스 제조를 위한 혼합비는 각 prepolymer에 따라서 희석제만을 혼합한 매트릭스와 희석제 및 중합 단량체를 같이 혼합한 매트릭스로 나누어 제조하였으며, 상업적으로 사용되고 있는 치과 수복재가 주로 Bis-GMA : TEGDMA=7 : 3에서 6 : 4 의 혼합비로 이루어져 있기 때문에 본 연구에서도 이와 비슷한 혼합비율을 선택하였다.
또한 광중합 반응의 변화를 알아보기 위하여 다른 중합 단량체인 UDMA를 0~30 wt%로 첨가하였다. 그리고 유기 매트릭스의 명명을 쉽게 하기 위해서 Bis-GMA를 BG로, 170-2MA를 A로 631-2MA를 B로 각각 칭했으며 그 조성비는 다음과 같이 나타내었다. 예를 들어, BG-631 의 경우 Bis-GMA prepolymer의 함량이 60 wt%, TEGDMA가 30 wt%, UDMA가 10 wt% 각각 함유하고 있음을 의미한다.
이때 사용된 특성 피크는 1608 cm-1의 aromatic 벤젠의 이중결합 흡수피크와 1638 crrL의 aliphatic methacrylate의 이중결합 흡수피크로, 광중합 전과 후의 피크 면적을 상대적으로 비교하여 결정하였다. 그리고 치과용 수복재에서 매우 중요한 물성인 중합깊이 (poly merization depth)를 측정하기 위하여 20 mm의 깊이를 가진 원통형의 몰드에 각 prepolymer와 Bis-GMA 매트릭스를 넣고 20초 동안 광중합을 행하여 중합된 깊이로부터 평가하였다. 또한 유기 매트릭스의 압축강도 (compressive strength)는 4x10 mm의 몰드에 매트릭스를 넣고 광중합시켜서 시료를 만든 다음 Ins tron 사의 만능시험기로 측정하였다.
최종적으로 2개의 methacrylate기를 양쪽에 갖는 점성이 있는 연노란색 액체인 2관능성 170-2MA prepolymer를 얻었다. 또한 2관능성 methacrylated YDPN-631 prepolymer(이하 631~ 2MA로 약칭함)는 에폭시 화합물인 YDPN-631 을 사용하여 170-2MA의 합성과 동일한 방법으로 합성하여 얻었다.
즉, 점도를 낮추기 위해서 희석제인 TEGDMA를 10~ 40 wt%까지 사용하였으며, 광개시 시스템으로는 광증감제인 CQ 와 광개시저](환원제) 인 EDMAB를 각각 1 및 2 wt% 사용하였다. 또한 광중합 반응의 변화를 알아보기 위하여 다른 중합 단량체인 UDMA를 0~30 wt%로 첨가하였다. 그리고 유기 매트릭스의 명명을 쉽게 하기 위해서 Bis-GMA를 BG로, 170-2MA를 A로 631-2MA를 B로 각각 칭했으며 그 조성비는 다음과 같이 나타내었다.
그리고 치과용 수복재에서 매우 중요한 물성인 중합깊이 (poly merization depth)를 측정하기 위하여 20 mm의 깊이를 가진 원통형의 몰드에 각 prepolymer와 Bis-GMA 매트릭스를 넣고 20초 동안 광중합을 행하여 중합된 깊이로부터 평가하였다. 또한 유기 매트릭스의 압축강도 (compressive strength)는 4x10 mm의 몰드에 매트릭스를 넣고 광중합시켜서 시료를 만든 다음 Ins tron 사의 만능시험기로 측정하였다.
본 연구에서는 환경 호르몬으로 추정되는 비스페놀 A가 함유된 Bis-GMA를 대체할 수 있는 저점도의 새로운 치과 수복용 고분자 재료로 활용할 수 있는 2종류의 신규 2관능성 (bifunctional) methacrylated prepolymer# 합성하였으며 이 prepolymer# 이용하여 희석제와 중합 단량체를 조성별로 혼합한 유기 매트릭스를 제조하였다. 이렇게 합성된 prepolymer의 수율, 점도 및 화학적 구조와 제조된 유기 매트릭스의 경화시간, 중합 수축률 광 전환율, 중합깊이 및 압축강도를 분석하여 control인 Bis-GMA와 비교하였다.
유기 매트릭스의 경화시간과 광중합 수축률은 Linometer RB404(R&B, Inc., Korea) 를 이용하여 측정하였다.21 2종류의 prepolymer와 Bis-GMA의 광전환율(degree of photocon version) attenuated total reflection-Fourier transform infrared(ATR-FTIR)를 이용하여 측정하였다.
21 2종류의 prepolymer와 Bis-GMA의 광전환율(degree of photocon version) attenuated total reflection-Fourier transform infrared(ATR-FTIR)를 이용하여 측정하였다. 이때 사용된 특성 피크는 1608 cm-1의 aromatic 벤젠의 이중결합 흡수피크와 1638 crrL의 aliphatic methacrylate의 이중결합 흡수피크로, 광중합 전과 후의 피크 면적을 상대적으로 비교하여 결정하였다. 그리고 치과용 수복재에서 매우 중요한 물성인 중합깊이 (poly merization depth)를 측정하기 위하여 20 mm의 깊이를 가진 원통형의 몰드에 각 prepolymer와 Bis-GMA 매트릭스를 넣고 20초 동안 광중합을 행하여 중합된 깊이로부터 평가하였다.
계속해서 MgSCU를 이용하여 수분을 제거한 후 여과한 다음 감압하에서 mechanical stirrer를 이용하여 용매를 제거하였다. 이때, 합성된 prepolymer의 안정성을 부여하기 위해서 중합 금지제인 MEHQ와 BHT를 각각 300과 200 ppm을 첨가하였다. 최종적으로 2개의 methacrylate기를 양쪽에 갖는 점성이 있는 연노란색 액체인 2관능성 170-2MA prepolymer를 얻었다.
제조하였다. 이렇게 합성된 prepolymer의 수율, 점도 및 화학적 구조와 제조된 유기 매트릭스의 경화시간, 중합 수축률 광 전환율, 중합깊이 및 압축강도를 분석하여 control인 Bis-GMA와 비교하였다.
Figure 1은 현재 치과 수복용 유기 매트릭스의 prepolymer로 널리 사용되고 있는 Bis-GMA의 화학구조식을 나타낸 것으로, 그림에서와 같이 화학 구조식 중간에 비스페놀 A를 함유하고 있으나 본 연구에서 새롭게 합성한 methacrylated prepolymer의 화학적 구조는 Bis- GMA와 유사하나 비스페놀 A를 함유하고 있지 않는 것이 특징이 다. 즉 본 연구에서는 비스페놀 A를 함유하지 않은 2가지의 에폭시 화합물을 출발물질로 하여 methacrylated prepolymer를 합성하였다. Figures 2와 3은 새로운 형태의 2관능성 methacrylated prepolymer의 합성 모식도를 나타낸 것으로, 2가지 종류의 신규합성된 prepolymer인 methacrylated YDF-170(170-2MA) 과 methacrylated YDPN-631 (631-2MA)은 화학적 구조가 거의 비슷하나 631-2MA가 170-2MA보다 분자량이 약 20% 크므로 그에 따른 물리적 및 기계적 물성이 약간은 차이가 있을 것으로 예측된다.
즉, 점도를 낮추기 위해서 희석제인 TEGDMA를 10~ 40 wt%까지 사용하였으며, 광개시 시스템으로는 광증감제인 CQ 와 광개시저](환원제) 인 EDMAB를 각각 1 및 2 wt% 사용하였다. 또한 광중합 반응의 변화를 알아보기 위하여 다른 중합 단량체인 UDMA를 0~30 wt%로 첨가하였다.
현재 치과용 고분자 재료의 prepolymer로 사용되고 있는 Bis- GMA를 대체할 수 있는 환경호르몬로 추정되는 비스페놀 A를 함유하지 않은 2종류의 새로운 2관능성 methacrylated prepoly- mer(170-2MA와 631-2MA)를 합성한 다음 각각의 prepoly mer-^] 희석제와 중합 단량체를 혼합한 치과 수복용 신규 유기 매트릭스를 성공적으로 제조하였다.
대상 데이터
재료 및 시약. 2종류의 methacrylated prepolymer# 합성하기 위하여 에폭시 화합물로 Aldrich사의 bis (4-glycidyloxyphenol) methane (YDF-170) 과 poly [(phenylglycidylether) - co~form 一 aldehyde] (YDPN-631X 각각 사용하였다. 에폭시 화합물의 methacrylation을 시키기 위해서 Aldrich사의 methacrylic acid 를 사용하였으며, 반응촉매 및 중합금지제로는 TCI사의 4-di- methylaminopyridine (DMAP) 및 Aldrich사의 4-methoxy - phenol (MEHQ) 과 butylated hydroxytoluene (BHT) 각각 사용하였다 유기 매트릭스의 희석제와 단량체로는 Aldrich사의 tri ethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) 와 UDMA를 사용하였고, 광증감제 및 광개시제(환원제)는 camphorquinone (CQ) 및 ethyl p— dimethylamino benzoate (EDMAB) 를 각각 사용하였다.
에폭시 화합물의 methacrylation을 시키기 위해서 Aldrich사의 methacrylic acid 를 사용하였으며, 반응촉매 및 중합금지제로는 TCI사의 4-di- methylaminopyridine (DMAP) 및 Aldrich사의 4-methoxy - phenol (MEHQ) 과 butylated hydroxytoluene (BHT) 각각 사용하였다 유기 매트릭스의 희석제와 단량체로는 Aldrich사의 tri ethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) 와 UDMA를 사용하였고, 광증감제 및 광개시제(환원제)는 camphorquinone (CQ) 및 ethyl p— dimethylamino benzoate (EDMAB) 를 각각 사용하였다. 또한 control prepolymer로는 Aldrich사의 Bis~GMA (Figure 1)를 사용하였으며, 그 외의 다른 시약들은 1급 제품으로 정제 없이 그대로 사용하였다.
2종류의 methacrylated prepolymer# 합성하기 위하여 에폭시 화합물로 Aldrich사의 bis (4-glycidyloxyphenol) methane (YDF-170) 과 poly [(phenylglycidylether) - co~form 一 aldehyde] (YDPN-631X 각각 사용하였다. 에폭시 화합물의 methacrylation을 시키기 위해서 Aldrich사의 methacrylic acid 를 사용하였으며, 반응촉매 및 중합금지제로는 TCI사의 4-di- methylaminopyridine (DMAP) 및 Aldrich사의 4-methoxy - phenol (MEHQ) 과 butylated hydroxytoluene (BHT) 각각 사용하였다 유기 매트릭스의 희석제와 단량체로는 Aldrich사의 tri ethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) 와 UDMA를 사용하였고, 광증감제 및 광개시제(환원제)는 camphorquinone (CQ) 및 ethyl p— dimethylamino benzoate (EDMAB) 를 각각 사용하였다. 또한 control prepolymer로는 Aldrich사의 Bis~GMA (Figure 1)를 사용하였으며, 그 외의 다른 시약들은 1급 제품으로 정제 없이 그대로 사용하였다.
이때, 합성된 prepolymer의 안정성을 부여하기 위해서 중합 금지제인 MEHQ와 BHT를 각각 300과 200 ppm을 첨가하였다. 최종적으로 2개의 methacrylate기를 양쪽에 갖는 점성이 있는 연노란색 액체인 2관능성 170-2MA prepolymer를 얻었다. 또한 2관능성 methacrylated YDPN-631 prepolymer(이하 631~ 2MA로 약칭함)는 에폭시 화합물인 YDPN-631 을 사용하여 170-2MA의 합성과 동일한 방법으로 합성하여 얻었다.
성능/효과
70%임을 보고한 바 있다. 20 따라서 TEGDMA만을 사용한 매트릭스보다 중합 단량체인 UDMA를 같이 사용한 매트릭스들이 낮은 중합 수축률을 나타내는 것은 매트릭스에 혼합된 TEGDMA의 함량이 낮기 때문이며, control인 Bis-GMA보다 합성된 prepolymer가, 또한 pre- polymer중에서는 631-2MA보다 170-2MA가 더 짧은 경화시간과 낮은 중합 수축률을 보이는 것은 자체 prepolymer의 작은분자량과 낮은 점도에 기인한 것으로 사료된다.
0 ppm의 -CH3기 (b) 의 존재로부터 합성이 잘 되었음을 확인할 수 있었다.21 그리고 methacrylated pre-polymer의 합성 치환도는 에폭시 화합물에 있는 벤젠기 와 170- 2MA의 이중결합에 의한 아크릴기의 JH-NMR 면적비로부터 계산하였으며 그 결과 거의 100% 치환되었음을 알 수 있었다. 그리고 같은 방법으로 확인한 631-2MA의 합성 및 치환도도 170- 2MA와 유사한 결과를 나타내었다.
것이다. 2종류 prepolymer의 수율은 모두 90% 이상으로 높게 나타났으며, 점도는 새롭게 합성된 170-2MA가 4000 cps, 631-2MA가 7500 cps로 기존의 Bis-GMA가 12000 cps인 것에 비해서 아주 낮은 값을 보였다. 이렇게 신규 prepolymer가 Bis-GMA보다 점도가 낮은 이유는 상대적으로 분자량이 작고 히드록시기에 의한 수소결합이 적게 형성되기 때문으로 사료되며 또한 신규 prepolymer 중 631-2MA가 170-2MA보다도 높은 점도를 나타내는 것은 약간의 화학적 구조 차이와 분자량이 약 20% 정도 크기 때문이다.
FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다. Bis-GMA의 경우 3500 cmT에서 -OH기와 1700 에서 에스터기에 의한 대표적인 특성피크가 나타났으며, 이에 비해서 합성된 170-2 MA에서는 출발물질인 YDF-170에 없는 3500 cm-1에서 -0H 흡수 피크가 크게 나타나고 1638 crrT'에서 methacrylate의 이중결합 피크가 나타남으로써 합성이 잘 되었음을 확인하였다. 또한 631-2MA 의 경우도 FTIR 분석 결과 170-2MA와 같은 결과를 보였다.
Figure 6은 Bis-GMA와 신규 prepolymer로 만들어진 유기 매트릭스의 압축강도를 나타낸 것이다. Control인 Bis-GMA 를 함유한 BG-640과 BG-622 매트릭스는 27과 31 MPa의 압축강도를 나타낸 반면에 합성된 prepolymer인 170-2MA와 631-2MA로 이루어진 매트릭스의 압축강도는 TEGDMA 및 UDMA의 함량에 관계없이 32-38 MPa의 범위로 Bis-GMA를 포함한 매트릭스에 비해서 더 높은 압축강도를 나타내었다. 즉, 신규 prepolymer를 사용한 매트릭스가 Bis-GMA/를 사용한 매트릭스보다 더 우수한 압축강도를 나타내는 것은 전술한 바와 같이 Bis-GMA와 합성된 prepolymer가 구조적으로는 매우 유사하지만 신규 prepolymer를 사용하여 제조된 매트릭스가 낮은 중합수죽률, 높은 광전환율과 중합깊이를 가지는 물리적 특성과 깊은 연관성이 있으며, 2° 특히 합성된 prepolymer의 낮은 점도에 의해서 매트릭스에 사용된 각 화합물들이 혼합이 잘되어 상대적으로 중합이 잘 진행되었기 때문에 압축강도가 증가한 것으로 사료된다.
또한 631-2MA 의 경우도 FTIR 분석 결과 170-2MA와 같은 결과를 보였다. 따라서 1H-NMR 및 FTIR의 결과로부터 새롭게 합성된 2관능성 methacrylated prepolymer인 170—2MA와 631—2MA의 합성이 성공적으로 이루어졌으며 기존의 control prepolymer인 Bis- GMA와도 화학적으로 유사한 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
또한 희석제인 TEGDMA와 중합 단량체인 UDMA를 동시에 사용했을 경우가 희석제의 함량이 줄어 약간 높은 중합깊이를 나타내었다. 따라서 결과적으로 기존에 사용되고 있는 Bis-GMA를 사용한 치과 수복용 유기 매트릭스보다 신규 prepolymer인 170-2MA와 631-2MA를 사용한 유기 매트릭스가 보다 낮은 중합수축률과 높은 광전환율 및 중합깊이를 나타내었으며 이러한 결과는 유기 매트릭스의 기계적 물성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.
이는 단지 점도를 낮추고자 하는 목적으로 사용한 희석제를 사용한 매트릭스보다 중합 단량체인 UDMA: 같이 사용했을 때가 더 높은 점도와 분자량을 가지므로 매트릭스의 결합력을 더욱 높일 수 있기 때문에 그 network가 좀 더 단단해져서 압축강도가 증가한 것으로 생각된다. 따라서 새로이 합성된 methacrylated prepolymer인 170-2MA와 631-2MA로 제조한 치과 수복용 매트릭스가 기존에 사용되고 있는 Bis-GMA로 제조한 매트릭스보다 다소 우수한 기계적 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
이는 현재 상업적으로 사용되는 Bis-GMA와 TEGDMA의 비율이 7 : 3으로 혼합된 치과용 수복재의 복합레진 단량체가 수축률이 대략 7% 정도임을 감안한다면, 23 본 연구에서 제조한 유기 매트릭스도 이 범위안에 있음을 알 수 있었다. 또한 TEGDMA만을 40 wt% 함유한 170-2MA와 631-2MA를 사용한 A-640과 B- 640 매트릭스는 경화시간이 각각 48과 50초 그리고 광중합 수축률이 8과 9%로 나타나 Bis-GMA를 사용한 매트릭스보다 짧은 경화시간과 낮은 중합 수축률을 나타내었다. 특히 TEGDMA를 20 wt%, UDMA를 20 wt% 함유한 A-622와 B-622 매트릭스는 TEGDMA를 40 wt% 함유한 매트릭스보다도 대략 3-4초의 짧은 경화시간과 2-3%의 낮은 중합수축률을 보이고 있다.
훨씬 유리하였다. 또한 신규 prepolymer에 희석제인 TEGDMA와 중합 단량체인 UDMA를 첨가하여 제조된 광경화성 유기 매트릭스는 control인 Bis-GMA를 사용하여 제조된 유기 매트릭스에 비해서 물리적 물성 및 기계적 특성이 비슷하거나 오히려 우수한 경향을 나타내었다. 특히 2가지 합성 prepolymer 중에서는 170-2MA가 약간 더 작은 분자량과 낮은 점도로 인하여 631-2MA보다 상대적으로 우수한 물리적 및 기계적 물성을 보였다.
즉, 신규 prepolymer를 사용한 매트릭스가 Bis-GMA/를 사용한 매트릭스보다 더 우수한 압축강도를 나타내는 것은 전술한 바와 같이 Bis-GMA와 합성된 prepolymer가 구조적으로는 매우 유사하지만 신규 prepolymer를 사용하여 제조된 매트릭스가 낮은 중합수죽률, 높은 광전환율과 중합깊이를 가지는 물리적 특성과 깊은 연관성이 있으며, 2° 특히 합성된 prepolymer의 낮은 점도에 의해서 매트릭스에 사용된 각 화합물들이 혼합이 잘되어 상대적으로 중합이 잘 진행되었기 때문에 압축강도가 증가한 것으로 사료된다. 또한 희석제인 TEGDMA만을 사용했을 때 보다는 단량체인 UDMA 를 사용하였을 때 매트릭스의 압축강도가 조금 더 증가하였다. 이는 단지 점도를 낮추고자 하는 목적으로 사용한 희석제를 사용한 매트릭스보다 중합 단량체인 UDMA: 같이 사용했을 때가 더 높은 점도와 분자량을 가지므로 매트릭스의 결합력을 더욱 높일 수 있기 때문에 그 network가 좀 더 단단해져서 압축강도가 증가한 것으로 생각된다.
것이다. 먼저 Bis-GMA를 사용하여 희석제인 TEGDMA만을 40 wt% 함유한 BG-640 매트릭스의 경우 경화시간이 52초 그리고 광중합 수축률이 11%를 보였으며 중합 단량체인 UDMA를 20 wt% 함유한 BG-622 매트릭스는 각각 50초 및 9%를 보였다. 이는 현재 상업적으로 사용되는 Bis-GMA와 TEGDMA의 비율이 7 : 3으로 혼합된 치과용 수복재의 복합레진 단량체가 수축률이 대략 7% 정도임을 감안한다면, 23 본 연구에서 제조한 유기 매트릭스도 이 범위안에 있음을 알 수 있었다.
전체적으로 보면 희석제인 TEGDMA만을 40 wt% 함유한 매트릭스가 중합 단량체인 UDMA를 20 wt% 함유한 매트릭스보다 광전환율이 더 높은 값을 나타내었다. Tarumi 등은 매트릭스에 TEGDMA의 함량이 증가할수록 매트릭스의 광전환율은 증가하며 그러한 경향은 매트릭스에 함유된 TEGDMA가 단량체 분자들의 유동성 (mobility)을 용이하게 하여 매트릭스내 합성물들의 반응성 (reactivity) 을 높여주기 때문에 광전환율이 증가한다고 보고하였다.
또한 신규 prepolymer에 희석제인 TEGDMA와 중합 단량체인 UDMA를 첨가하여 제조된 광경화성 유기 매트릭스는 control인 Bis-GMA를 사용하여 제조된 유기 매트릭스에 비해서 물리적 물성 및 기계적 특성이 비슷하거나 오히려 우수한 경향을 나타내었다. 특히 2가지 합성 prepolymer 중에서는 170-2MA가 약간 더 작은 분자량과 낮은 점도로 인하여 631-2MA보다 상대적으로 우수한 물리적 및 기계적 물성을 보였다.
또한 TEGDMA만을 40 wt% 함유한 170-2MA와 631-2MA를 사용한 A-640과 B- 640 매트릭스는 경화시간이 각각 48과 50초 그리고 광중합 수축률이 8과 9%로 나타나 Bis-GMA를 사용한 매트릭스보다 짧은 경화시간과 낮은 중합 수축률을 나타내었다. 특히 TEGDMA를 20 wt%, UDMA를 20 wt% 함유한 A-622와 B-622 매트릭스는 TEGDMA를 40 wt% 함유한 매트릭스보다도 대략 3-4초의 짧은 경화시간과 2-3%의 낮은 중합수축률을 보이고 있다. 이와 관련하여 Chung 등은 순수 TEGDMA와 UDMA만을 100% 사용할 경우의 중합수축률이 각각 14.
후속연구
특히 희석제로 사용되는 TEGDMA는 Bis- GMA에 비해 생체적합성이 떨어지고 긴 중합시간과 중합 부피 수축이 크기 때문에 가능한 한 사용량을 줄이는 것이 바람직하다.A 그러나 본 연구에서 새로이 합성한 methacrylated prepolymer 들은 점도가 상당히 낮기 때문에 치과용 수복재료에 적용시 희석제인 TEGDMA의 사용량을 줄일 수 있으며 그로 인하여 무기 충전제의 함량을 더욱 많이 첨가할 수 있어서 기존의 치과 수복용 고분자 재료보다도 우수한 물성을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 본 연구에서 새롭게 합성한 methacrylated prepolymer 는 환경호르몬으로 추정되고 있는 비스페놀 A를 함유하고 있지 않으므로 기존의 Bis-GMA를 대체할 수 있는 치과 수복용 유기 매트릭스로 이용될 수 있으며, 이러한 의료용 치과재료나 정형외과 재료 뿐만 아니라 산업용 환경친화형 각종 고분자 수지에도 적용이 가능할 것으로 기대된다.
구조의 prepolymer를 연구하고 있다. 따라서 추후 이러한 유도체가 환경호르몬으로서의 역할을 하는지의 여부는 일련의 관련 평가를 통해서 확인할 필요가 있다. 최종적으로는 화학적 구조가 완전히 다르면서도 물리적 및 기계적 물성이 비스페놀 A와 유사한 prepolymer를 개발하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
따라서 추후 이러한 유도체가 환경호르몬으로서의 역할을 하는지의 여부는 일련의 관련 평가를 통해서 확인할 필요가 있다. 최종적으로는 화학적 구조가 완전히 다르면서도 물리적 및 기계적 물성이 비스페놀 A와 유사한 prepolymer를 개발하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
참고문헌 (24)
W. Kloas, I. Lutz, and R. Einspanier, Sci. Total Environ., 225,59 (1999)
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