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문제 정의
- 본 연구에서는 파절방안의 대책으로 지르코니아와 도재간의 결합에 미치는 영향을 알아보고자 코어에 다양한 표면 거칠기를 부여한 후 결합력 차이를 비교하였고, 코어에 이장재 도포량에 따른 결합력 차이를 분석하여, 지르코니아 코어와 도재와의 균일하고 강하게 결합할 수 있는지를 연구하였다.
제안 방법
- Fig. 3은 제조회사에서 가소결된 블록을 diamond disk를 사용하여 절단하였고 직육면체의 형대로 제작하여 소결 후 13㎜×13㎜×3㎜의 크기로 각 그룹마다 6개의 시편을 제작하였다.
- X-선 회절분석기(D8 Advance, Bruker AXS, Germany)를 사용하여 시편의 결정구조를 관찰하였다.
- 각 군 모두 동일한 diamond disk를 사용하였고, Sand-blasting은 110㎛ 알루미나로 4bar의 압력으로 동일한 표면 거칠기를 주었다.
- 표면 처리한 지르코니아 시편과 결합강도 실험 후 일부 지르코니아 시편은 파절 양상을 관찰하기 위하여 120초 동안 백금 코팅을 실시한 후, 주사전자현미경(Joel, JSM-6700F, Japan)을 사용하여 미세구조를 관찰하였다. 그리고 그 성분을 EDS로 분석해 보았다.
- 본 실험에서는 지르코니아 시편에 다양한 표면 거칠기를 부여한 후 결합력 차이와 이장재 도포량에 따른 결합력 차이, 세라믹이 균일하고 강하게 결합할 수 있는지를 측정하였다.
- 7은 전단결합 강도를 측정하는 방법을 나타낸 것이다. 지르코니아와 세라믹 사이의 접착면에 평행한 방향으로 전달되도록 전단결합강도 측정용 jig에 고정한 뒤, 만능시험기(Instron 3366, Instron Corp., Nowood, MA, U.S.A.)로 crosshead speed 0.5mm/min의 조건에서 최대하중 값을 각 그룹 6개의 시편을 모두 측정하였다.
- 표면 처리한 지르코니아 시편과 결합강도 실험 후 일부 지르코니아 시편은 파절 양상을 관찰하기 위하여 120초 동안 백금 코팅을 실시한 후, 주사전자현미경(Joel, JSM-6700F, Japan)을 사용하여 미세구조를 관찰하였다. 그리고 그 성분을 EDS로 분석해 보았다.
- 표면연마 후 sand-blasting을 하지 않고 라이너만을 1회 도포한 시편은 지르코니아와 세라믹 축성분체와의 결합력이 22㎫로 측정되었다. 이는 라이너의 존재가 지르코니아와 세라믹 축성분체와의 결합력을 향상시킬 수 있음을 보여준다.
대상 데이터
- 모든 세라믹의 소성은 치과용 소성로(Programat®P500, Ivoclar Vivadent, Liechtenstein)를 이용하였다.
성능/효과
- (a) 표면에서 관찰되는 선모양의 흔적은 시편을 연마하는 과정에서 SiC 연마지에 의한 마모 흔적임을 확인할 수 있었으며, 표면 연마과정에서 입자의 박리가 일어남이 관찰되었다.
- 8 (a)는 가공하지 않은 초기 지르코니아 표면을 관찰한 미세구조를 나타낸 것이다. 관찰된 지르코니아 표면에서는 모든 군에서 선모양의 흔적을 발견되었고, (b) sand-blasting한 군에서는 함몰부위가 많이 발견되었다.
- (b) 표면을 sand-blasting 처리하면 선 모양의 연마흔적은 사라지고 분사된 입자에 의해 표면에 홈들이 생겨나는 것이 관찰되었다.
- 1. 초기 지르코니아 표면을 관찰한 결과 모든 시편에서 선모양의 흔적이 발견 되었고, sand-blasting한 시편에서는 미세한 함몰부위가 발견되었다.
- 2. 지르코니아 표면에 sand-blasting 후 라이너를 1회 도포한 시편이 28㎫로 가장 높게 나타났다.
- 3. sand-blasting 후 라이너를 1회 도포 후, 라이너를 추가 도포 할수록 강도는 낮아졌다.
- 4. 지르코니아 표면에 무처리한 시편은 라이너를 도포하거나 sand-blasting한 대조 시편에 비해 강도가 현저히 낮았다.
- 5. 미세구조 관찰 결과 분리가 일어난 접착면은 지르코니아가 완전 노출되지 않고 세라믹입자들이 지르코니아의 표면에 남아 있는 양상을 보였으며, 라이너를 2회 이상 도포한 시편에서는 라이너 층이 지르코니아의 표면에 많이 남아 있는 것을 관찰 할 수 있었다.
- sand-blasting후 라이너를 1회 도포한 군이 28㎫로 가장 높게 나왔으며, sand-blasting후 라이너 2회, 3회 추가 도포할수록 전단결합 강도는 낮아지는 것으로 나타났다. 이러한 현상으로 미루어볼 때 지르코니아와 세라믹 축성분체 사이에서 중간층을 형성하는 라이너의 두께가 얇은 것이 두꺼운 것 보다 접합에 더 효율적인 것으로 판단된다.
- sand-blasting후 라이너를 1회 도포한 시편은 지르코니아와 세라믹의 경계가 나타남을 확인할 수 있었다. 이는 파절이 세라믹 축성 층에서 일어났으며 라이너에 의하여 지르코니아와 세라믹 축성층의 결합강도가 증진된 결과임을 알 수 있었다.
- 이것은 지르코니아 표면의 요철 구조는 표면에너지를 높이고 지르코니아와 라이너의 접촉 면적을 증가시켜 기계적 화학적 결합력을 향상시키고, 그 결과 지르코니아와 세라믹의 결합강도를 향상 시켰을 것이라고 생각된다. 따라서 전단결합 강도를 높이기 위해서는 지르코니아 표면 처리 과정이 매우 중요하며 특히 표면 거칠기 처리와 라이너를 함께 적용하는 것은 지르코니아 코어와 도재의 결합 여부에 매우 효과적인 요인으로 작용하고 있음을 확인하였다. 그러나 라이너를 도포하는 횟수에 따라 라이너의 두께는 기하급수적으로 증가하는 것을 알 수 있으며, 시공 후에 존재하는 기공 때문인 것으로 생각된 다.
- 한편, 라이너 위에 축성된 세라믹은 경계면에서 기공이 관찰되며, 축성과정에서 생성되는 결함도 전단강도에 영향을 미칠 수 있는 인자임을 알 수 있었다.
- sand-blasting후 라이너를 1회 도포한 군이 28㎫로 가장 높게 나왔으며, sand-blasting후 라이너 2회, 3회 추가 도포할수록 전단결합 강도는 낮아지는 것으로 나타났다. 이러한 현상으로 미루어볼 때 지르코니아와 세라믹 축성분체 사이에서 중간층을 형성하는 라이너의 두께가 얇은 것이 두꺼운 것 보다 접합에 더 효율적인 것으로 판단된다.
- 한편, 라이너 위에 축성된 세라믹은 경계면에서 기공이 관찰되며, 축성과정에서 생성되는 결함도 전단강도에 영향을 미칠 수 있는 인자임을 알 수 있었다.
후속연구
- 지르코니아 전부 세라믹 수복물에서 지르코니아 코어와 전장용 세라믹의 결합력을 높이기 위해 사용된 전용의 이장재의 사용은 전장용 세라믹과 지르코니아 코어 간의 결합력을 개선할 수 있는 수단으로 평가되며, 구강 내에서의 환경이 고려되지 못했기 때문에 계속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 지르코니아와 세라믹 축성분체 사이에서 중간층을 형성하는 라이너의 두께가 얇은 것이 두꺼운 것보다 접합에 더 효율적인 것으로 판단된다. 향후 라이너의 최적 두께에 대한 연구도 필요할 것으로 생각되나 본 연구에서는 더이상의 연구는 진행하지 않았으며, 라이너 두께 조절 등의 방법에 관해서는 독립된 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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