세라믹은 오랜 기간 동안 치과용 수복재로 사용되어 왔다. 세라믹이 치과학에 도입되면서, 치과용 수복물은 심미성 면에서 눈부신 발전을 하게 되었다. 그러나 최근 세라믹은 수복재료뿐만 아니라 생체재료로서 주목을 받고 있다. 알루미늄 옥사이드와 사파이어등으로 시작된 연구는 지르코니아가 등장함에 따라 새로운 국면을 맞게 되었다. 특히 지르코니아는 색상이나, 기계적 성질, 생체친화성 등 여러 가지 장점 때문에 전통적으로 임플란트 고정체의 주재료이었던 티타늄의 대체 물질로 연구가 진행되고 있다. 지르코니아의 골반응은 매우 우수하지만, 표면 처리가 매우 어렵기 때문에 표면 처리된 티타늄보다는 뛰어나지 못하다는 내용들이 보고되고 있다. 이러한 한계점을 벗어나기 위해, 표면에 화학처리를 하거나 처음부터 다공성 형태를 갖도록 성형하는 방법과 다른 물질로 코팅처리하는 방법들이 소개되었고, 그 결과 수종의 지르코니아 임플란트가 현재 상용화된 상태이다. 앞으로 골이식재 구성성분으로서의 연구 등 다양한 목적의 생체재료로서 지르코니아의 활용에 대한 연구가 이루어질 것으로 사료된다. 이 논문에서는 생체재료로서의 지르코니아에 대한 연구와 앞으로의 발전가능성 등에 관한 문헌을 고찰할 것이다.
세라믹은 오랜 기간 동안 치과용 수복재로 사용되어 왔다. 세라믹이 치과학에 도입되면서, 치과용 수복물은 심미성 면에서 눈부신 발전을 하게 되었다. 그러나 최근 세라믹은 수복재료뿐만 아니라 생체재료로서 주목을 받고 있다. 알루미늄 옥사이드와 사파이어등으로 시작된 연구는 지르코니아가 등장함에 따라 새로운 국면을 맞게 되었다. 특히 지르코니아는 색상이나, 기계적 성질, 생체친화성 등 여러 가지 장점 때문에 전통적으로 임플란트 고정체의 주재료이었던 티타늄의 대체 물질로 연구가 진행되고 있다. 지르코니아의 골반응은 매우 우수하지만, 표면 처리가 매우 어렵기 때문에 표면 처리된 티타늄보다는 뛰어나지 못하다는 내용들이 보고되고 있다. 이러한 한계점을 벗어나기 위해, 표면에 화학처리를 하거나 처음부터 다공성 형태를 갖도록 성형하는 방법과 다른 물질로 코팅처리하는 방법들이 소개되었고, 그 결과 수종의 지르코니아 임플란트가 현재 상용화된 상태이다. 앞으로 골이식재 구성성분으로서의 연구 등 다양한 목적의 생체재료로서 지르코니아의 활용에 대한 연구가 이루어질 것으로 사료된다. 이 논문에서는 생체재료로서의 지르코니아에 대한 연구와 앞으로의 발전가능성 등에 관한 문헌을 고찰할 것이다.
For many years, ceramics have been used in fixed prosthodontics for achieving optimal esthetics. but, they have another use as well. Many studies today show ceramics can be used for biomaterials. In the beginning researchers made a start in the study of aluminium oxide and sapphire for biomaterial. ...
For many years, ceramics have been used in fixed prosthodontics for achieving optimal esthetics. but, they have another use as well. Many studies today show ceramics can be used for biomaterials. In the beginning researchers made a start in the study of aluminium oxide and sapphire for biomaterial. The appearance of Zirconia began a new phase of research. Zirconia was introduced into implantology as an alternative to titanium, because of its white color, good mechanical properties and superior biocompatibility. But it is not easy to surface treatment in comparison with titanium. To overcome the limitation, interconnected porous bodies of zirconia were fabricated by sintering technique. And the technique of coating was developed. Therefore, some zirconia implants are currently available. It is thought that Research of biomaterials as a variety of puposes for the use of zirconia is looking very promising. The purpose of this paper reviews are to evaluation of zirconia as biomaterials.
For many years, ceramics have been used in fixed prosthodontics for achieving optimal esthetics. but, they have another use as well. Many studies today show ceramics can be used for biomaterials. In the beginning researchers made a start in the study of aluminium oxide and sapphire for biomaterial. The appearance of Zirconia began a new phase of research. Zirconia was introduced into implantology as an alternative to titanium, because of its white color, good mechanical properties and superior biocompatibility. But it is not easy to surface treatment in comparison with titanium. To overcome the limitation, interconnected porous bodies of zirconia were fabricated by sintering technique. And the technique of coating was developed. Therefore, some zirconia implants are currently available. It is thought that Research of biomaterials as a variety of puposes for the use of zirconia is looking very promising. The purpose of this paper reviews are to evaluation of zirconia as biomaterials.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이에 다양하게 연구되고 있는 세라믹의 골유착과 특히 티타늄을 대체할 수 있을 것으로 기대되는 지르코니아에 대해 알아보고자 한다.
가설 설정
22) 이에 비해 지르코니아 임플란트는 금속색을 가지고 있지 않고고, 생체 불활성이면서서, 생체 친화적이다.16) 티타늄은 골모세포의 성장을 방해하지 않기 때문에 다른 금속에 비해 골유착에 유리하다. 지르코니아 역시 골모세포의 성장을 방해하지 않는다.
28) Hoffman 등도 상용화된 임플란트간 비교를 통해해 표면처리된 티타늄 임플란트가 지르코니아 임플란트보다 골 반응이 더 좋다는 내용을 발표하였다.29) 임플란트가 식립된 후에 두 단계의 과정을 거치게 된다. 첫번째 과정은 세포가 이식체에 부착하고 퍼지는 과정으로 양적인 증가과정이고, 두 번째 과 정은 세포가 증식하고 분화하는 질적인 성장과정이다.
34) 골이 성장하는데 있어서 다공성 표면은 매우 중요한 요소가 될 수 있다. 특히 Interconnecting pore는 골모세포가 pore사이에 자리잡게 되고, pore간 통로를 통해 성장할 수 있기 때문에 일반적인 거친 표면보다 골의 성장반응이 뛰어나다.
성능/효과
Oliva등은 100개의 지르코니아 임플란트를 환자에게 시술하여 1년간 하였다. 1년간의 성공률은 98%였고, 실패한 2가지 증례는 시술후 15일 이내에 실패하였다. 실패한 원인으로는 상악동 거상술이 원인으로 사료되었다.
18-21) 일부 연구에서는 티타늄 임플란트 식립후에 림프절의 티타늄 축적이 보고되기도 하였다.22) 이에 비해 지르코니아 임플란트는 금속색을 가지고 있지 않고고, 생체 불활성이면서서, 생체 친화적이다.16) 티타늄은 골모세포의 성장을 방해하지 않기 때문에 다른 금속에 비해 골유착에 유리하다.
35) 다공성 표면의 경우 pore의 크기도 매우 중요한 역할을 하게 되는데 일반적으로 100~400㎛ 정도가 골성장에 가장 좋다.36) 지르코니아 분말을 소결하기 전에 낮은 온도에서 기화가 되는 물질을 섞고, 일차적인 모양을 압력을 가하여 성형한 후 소결하게 되면, 낮은 온도에서 기화되는 물질은 1500℃이상의 소결과정에서 없어지게 되고, 빈 공간이 pore가 되어 전체적인 모양이 완성된다.34)
2009년 kohal등은 알루미나를 분사하여 처리한 지르코니아를 이용 하여 세포실험을 시행하였다. SLA 티타늄 임플란트에 비해 표면거칠기는 낮은 값을 보였으나, 골모세포의 ALP(Alkaline phosphatase)와 Ostecalcin의 생성은 거의 유사한 결과를 보였다.32) 같은 해에 Gahlert등은 불산처리를 한 지르코니아를 돼지의 무치악부에 식립하여 관찰한 실험을 하였다.
Kohal 등은 샌드블라스팅된 지르코니아와 SLA(Sandblasted and acid-etched) 티타늄 임플란트의 BIC를 연구하였다. 식립 후 14개월 후 관찰한 결과 지르코니아의 BIC는 67.4%인데 반해 티타늄은 72.9%로 유의성 있게 높은 값을 보였다.28) Hoffman 등도 상용화된 임플란트간 비교를 통해해 표면처리된 티타늄 임플란트가 지르코니아 임플란트보다 골 반응이 더 좋다는 내용을 발표하였다.
후속연구
지르코니아는 이러한 한계점을 극복할 수 있는 우수한 재료이며, 적응증을 잘 판단하여 임상에 적용한다면, 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 또한 앞으로의 연구를 통해 임플란트 고정체뿐만 아니라 골이식재의 구성성분으로 더 큰 역할을 하게 될 것으로 기대된다.
티타늄은 임플란트의 고정체의 주요 재료가 되었으나, 금속성 색상 때문에 한계를 보이는 경우도 있다. 지르코니아는 이러한 한계점을 극복할 수 있는 우수한 재료이며, 적응증을 잘 판단하여 임상에 적용한다면, 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 또한 앞으로의 연구를 통해 임플란트 고정체뿐만 아니라 골이식재의 구성성분으로 더 큰 역할을 하게 될 것으로 기대된다.
41) 지르코니아는 티타늄보다 색상이나 생체친화성등 여러가지면에서 더 우수하다기 때문에, 최근 지르코니아를 이용한 골이식재의 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 지르코니아의 높은 강도와 생체친화적인 성질은 골이식재의 비계역할을 담당하는 매우 우수한 성질을 가지고 있기 때문이다42, 43) 아직 상용화가 되지 않았지만, 추가적인 연구가 시행된다면, 지르코니아를 이용한 더 좋은 골이식재가 개발될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
티타늄은 임플란트 고정체의 주재료로서의 단점은?
16,17) 티타늄은 임플란트 고정체의 주재료로 가장 오 랜시간동안 가장 많이 사용되어 왔다. 그러나 치은 퇴축시 금속색이 노출되거나, 최종 보철물의 재료와 갈바닉 반응으로 부식이 진행되기도 하며, 때로는 알레르기를 일으키기도 한다.18-21) 일부 연구에서는 티타늄 임플란트 식립후에 림프절의 티타늄 축적이 보고되기도 하였다.
임플란트의 고정체는 전통적으로 무엇을 사용했는가?
초창기에는 무치악환자를 위한 치료에 주로 사용되었던 술식이었으나 현재는 부분무치악 환자의 보철치료에 많이 사용되면서 적응증이 넓어졌을 뿐만 아니라 다양한 높은 성공률을 보이고 있다.1) 임플란트의 고정체는 전통적으로 티타늄이 사용되어 왔으며, 기계적 강도 및 생체적합성뿐만 아니라, 우수한 골유착능력 때문에 지금까지 임플란트 고정체의 재료로 가장 많이 사용하고 있다.이러한 티타늄 임플란트외에도 골유착 재료로서 티타늄을 대체할 수 있는 재료 또는 코팅재료에 대한 연구 또한 지속적으로 진행되어 왔으며, 이러한 연구들은 임플란트의 발전 뿐만 아니라 임플란트 식립을 위한 골이식재 연구에도 많은 발전을 가져왔다.
세라믹의 구분은 어떻게 되는가?
세라믹이란 가열과 냉각의 과정을 통해 가공을 할 수 있는 무기물인 비금속 고체를 말한다. 세라믹의 분류는 결정구조의 유무와 산화의 유무에 따라 구분이 된다. 치과용 세라믹은 1808년 Dubois에 의해 디자인된 porcelain pivot crown에 사용되었으며, 1886년 Land에 의해 백금박 술식을 이용한 도재관이 개발되어 치과용 도재가 널리 사용되게 되었다.
참고문헌 (43)
Adell R, Eriksson B, Lekholm U, et al. Long-term follow-up study of osseointegrated implants in the treatment of totally edentulous jaws. Int J Oral Maxillofac Implants 1990;5:347-359.
Xie C, Lu H, Li W, et al. The use of calcium phosphate-based biomaterials in implant dentistry. J Mater Sci Mater Med 2012;23:853-862.
Alghamdi HS, Junker R, Bronkhorst EM, et al. Bone Regeneration Related to Calcium Phosphate-Coated Implants in Osteoporotic Animal Models: A Meta-Analysis. Tissue Eng 2012.
Goodacre CJ, Campagni WV, Aquilino SA. Tooth preparations for complete crowns: An art form based on scientific principles. J Prosthet Dent 2001;85: 363-376.
Brecker sC. Porcelain baked to gold; a new medium in prosthodontics. J Prosthet Dent 1956;6:801-810.
Denissen HW, van der Zel JM, van Waas MA. Measurement of the margins of partial-coverage tooth preparations for CAD/CAM. Int J Prosthodont 1999;12:395-400.
Rizkalla AS, Jones DW. Mechanical properties of commercial high strength ceramic core materials. Dent Mater 2004.
Albrektsson T, Zarb G, Worthington P, et al. The long-term efficacy of currently used dental implants: a review and proposed criteria of success. Int J Oral Maxillofac Implants 1986;1:11-25.
Andreiotelli M, Wenz HJ, Kohal RJ. Are ceramic implants a viable alternative to titanium implants? A systematic literature review. Clin Oral Implants Res 2009;20 Suppl 4:32-47.
McKinney Jr. RV, Steflik DE, Koth DL. The biologic response to the single-crystal sapphire endosteal dental implant: Scanning electron microscopic observations. J Prosthet Dent 1984;51:372-379.
Aniket, Young A, Marriott I, et al. Promotion of pro-osteogenic responses by a bioactive ceramic coating. J Biomed Mater Res A 2012.
Thomas KA, Kay JF, Cook SD, et al. The effect of surface macrotexture and hydroxylapatite coating on the mechanical strengths and histologic profiles of titanium implant materials. J Biomed Mater Res A 1987;21:1395-1414.
Vagkopoulou T, Koutayas SO, Koidis P, et al. Zirconia in dentistry: Part 1. Discovering the nature of an upcoming bioceramic. Eur J Esthet Dent 2009.
Seghi RR, Sorensen JA. Relative flexural strength of six new ceramic materials. Int J Prosthodont 1995.
Shin SY. Procera System : a Review of Literature. J Korean Acad Stomatog Func Occ 2006;27:309-315.
Piconi C, Maccauro G. Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials 1999.
Piconi C, Burger W, Richter HG, et al. Y-TZP ceramics for artificial joint replacements. Biomaterials 1998;19:1489-1494.
Sicilia A, Cuesta S, Coma G, et al. Titanium allergy in dental implant patients: a clinical study on 1500 consecutive patients. Clin Oral Impants Res 2008;19: 823-835.
Weingart D, Steinemann S, Schilli W, et al. Titanium deposition in regional lymph nodes after insertion of titanium screw implants in maxillofacial region. Int J Oral Maxillofac Surg 1994;23:450-452.
Steinemann SG. Titanium ? the material of choice? Periodontol 2000 1998;17:7-21.
Franchi M, Bacchelli B, Martini D, et al. Early detachment of titanium particles from various different surfaces of endosseous dental implants. Biomaterials 2004;25:2239-2246.
Akagawa Y, Hosokawa R, Sato Y, et al. Comparison between freestanding and tooth-connected partially stabilized zirconia implants after two years' function in monkeys: a clinical and histologic study. J Prosthet Dent 1998;80:551-558.
Schultze-Mosgau S, Schliephake H, Radespiel-Troger M, et al. Osseointegration of endodontic endosseous cones: zirconium oxide vs titanium. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2000;89:91-98.
Kohal RJ, Weng D, Bachle M, et al. Loaded custom-made zirconia and titanium implants show similar osseointegration: an animal experiment. J Periodontol 2004;75:1262-1268.
Hoffmann O, Angelov N, Gallez F, et al. The zirconia implant-bone interface: a preliminary histologic evaluation in rabbits. Int J Oral Maxillofac Implants 2008;23:691-695.
Gotfredsen K, Nimb L, Hjorting-hansen E, et al. Histomorphometric and removal torque analysis for TiO2hyphen;blasted titanium implants. An experimental study on dogs. Clin Oral Implants Res 1992;3:77-84.
Kohal RJ, Baechle M, Han JS, et al. In vitro reaction of human osteoblasts on alumina-toughened zirconia. Clin Oral Implants Res 2009;20:1265-1271.
Gahlert M, Rohling S, Wieland M, et al. Osseointegration of zirconia and titanium dental implants: a histological and histomorphometrical study in the maxilla of pigs. Clin Oral Implants Res 2009;20: 1247-1253.
Aboushelib M, Salem N, Abotaleb A, et al. Influence of surface nano-roughness on osseointegration of zirconia implants in rabbit femur heads using selective infiltration etching technique. J Oral Implantol 2011.
Shors EC. Coralline bone graft substitutes. Orthop Clin North Am 1999;30:599-613.
Itala AI, Ylanen HO, Ekholm C, et al. Pore diameter of more than 100 microm is not requisite for bone ingrowth in rabbits. J Biomed Mater Res 2001;58:679-683.
Bozzini B, Carlino P, Mele C. Electrochemical behaviour and surface characterisation of Zr exposed to an SBF solution containing glycine, in view of dental implant applications. J Mater Sci Mater Med 2011;22:193-200.
Aldini NN, Fini M, Giavaresi G, et al. Osteointegration of bioactive glass-coated and uncoated zirconia in osteopenic bone: an in vivo experimental study. J Biomed Mater Res A 2004;68:264-272.
Oliva J, Oliva X, Oliva JD. One-year follow-up of first consecutive 100 zirconia dental implants in humans: a comparison of 2 different rough surfaces. Int J Oral Maxillofac Implants 2007;22:430-435.
Pirker W, Wiedemann D, Lidauer A, et al. Immediate, single stage, truly anatomic zirconia implant in lower molar replacement: a case report with 2.5 years follow-up. Int J Oral Maxillofac Surg 2011;40: 212-216.
Wohlfahrt JC, Lyngstadaas SP, Ronold HJ, et al. Porous titanium granules in the surgical treatment of peri-implant osseous defects: a randomized clinical trial. Int J Oral Maxillofac Implants 2012;27:401-410.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.