KOREAN

Current Issue

Korean Journal of Dental Materials - Vol. 49 , No. 3

[ Original Article ]
Korean Journal of Dental Materials - Vol. 49, No. 3, pp. 97-110
Abbreviation: Kor J Dent Mater
ISSN: 2384-4434 (Print) 2384-3268 (Online)
Print publication date 30 Sep 2022
Received 01 Sep 2022 Revised 08 Sep 2022 Accepted 14 Sep 2022
DOI: https://doi.org/10.14815/kjdm.2022.49.3.97

치과용 임시수복재 타입에 따른 색안정성, 광택도, 기계적 및 물리적 특성 비교 연구
최지원1, ; 신유영2, ; 양송이2, *
1연세대학교 치과대학 치과생체재료공학교실 및 연구소, BK21 창의치의학융합 교육연구단
2건양대학교 치위생학과
공동 1저자

Comparison of color stability, gloss, mechanical and physical properties according to dental temporary filling materials type
Ji-Won Choi1, ; You-Young Shin2, ; Song-Yi Yang2, *
1Department and Research Institute of Dental Biomaterials and Bioengineering, BK21 FOUR Project, Yonsei University College of Dentistry, Seoul, Republic of Korea
2Department of Dental Hygiene, Konyang University, Daejeon, Republic of Korea
These authors contributed equally to this work
Correspondence to : *Song-Yi Yang 158 Gwanjeodong-ro, Daejeon 35365, Republic of Korea Affiliation: Department of Dental Hygiene, Konyang University, Daejeon, Republic of Korea Tel: +82-42-600-8446, Fax: +82-42-600-8408 E-mail: syyang@konyang.ac.kr

Funding Information ▼

초록

본 연구의 목적은 치과용 임시수복재 타입에 따른 색안정성, 광택도, 기계적 및 물리적 특성을 평가하는 것이며, 시중에 판매되는 네 가지 타입의 임시수복재를 시험 재료로 사용하였다. 특성 비교를 위하여 실험군은 hydraulic-setting 타입(HS), powder-liquid 타입(PL), thermoplastic 타입(TP), 그리고 light-cured 타입(LC)으로 설정하였다. 색안정성은 커피에 3일, 7일 침적 후 분광광도계를 이용하여 색의 명도와 채도값을 바탕으로 색 변화량을 산출하였다. 광택도는 광택계를 이용하여 측정하였다. 또한, 비커스경도, 쇼어경도, 압축강도, 굴곡강도, 물 흡수도 및 용해도, 표면구조 관찰을 수행하였다. 모든 실험군에서 커피에 침적 후 유의한 색 변화를 나타내었다(p<0.05). 색안정성은 실험군 HS<PL<TP<LC 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 광택도는 실험군 LC와 PL, TP와 HS 간 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 비커스경도는 실험군PL>HS>TP 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 압축강도는 실험군 PL>HS 순서로, 굴곡강도는 실험군 TP>LC 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 물 흡수도 및 용해도는 실험군 HS>LC>PL>TP 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 표면미세구조 변화는 증류수 침적 전과 후 실험군 HS를 제외하고는 눈에 띄는 변화 양상이 관찰되지 않았다.

본 연구는 임상의에게 환자의 심미적 욕구 및 기능적·물리적 개선 목표에 따라 개별의 다양한 구강 특성과 상황에 적합한 임시수복재 선택을 위한 기준을 제공하였다. 이로써 더 높은 환자 만족도를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract

The objective of this study was to compare the color stability, gloss, mechanical and physical properties of four different types of temporary filling materials. Commercially available hydraulic-setting (HS), powder-liquid (PL), thermoplastic (TP), and light-cured (LC) types of materials were used as experimental groups for each evaluation. To measure the color stability, the amount of color change (ΔE*) was calculated based on the color brightness (L*) and saturation (a*, b*) values using a spectrophotometer after immersion in coffee for 3 days and 7 days. The gloss unit was measured using a gloss meter. In addition, Vickers hardness, Shore hardness, compressive strength, flexural strength, water sorption and solubility, and morphology observation were performed. All experimental groups showed significant color change after immersion in coffee (p<0.05). The color stability increased in the following order: HS<PL<TP<LC (p<0.05). In terms of gloss, there was no significant difference between LC and PL, TP and HS after immersion (p>0.05). The Vickers hardness increased in the following order: PL>HS>TP (p<0.05). There was a significant difference in compressive strength in the order of group PL>HS and flexural strength in the order of group TP>LC (p<0.05). The water sorption and solubility increased in the following order: HS>LC>PL>TP (p<0.05). The surface microstructure change did not change prominently before and after immersion, except for HS. The results of this study suggest the criteria for selecting a temporary filling material suitable for each patient’s various oral characteristics according to the patient's aesthetic needs and goals for functional and physical improvement.


Keywords: Temporary filling material, Color stability, Gloss, Mechanical property, Water sorption and solubility
키워드: 임시수복재, 색안정성, 광택도, 기계적 강도, 물 흡수도 및 용해도

서 론

치과용 임시수복재(temporary filling material)는 인레이 수복 및 근관치료 과정 등에서 와동 형성 후 당일에 즉시 충전하지 못하는 경우 영구수복재가 장착될 때까지 물질의 침투 또는 유출을 방지하기 위한 목적, 또는 와동이 깊은 경우 치수를 진정시키고자 하는 목적으로 사용된다(1).

임시수복재는 변연봉쇄 효과가 우수하여 외부 물질을 차단할 수 있어야 하고, 최종 수복물 장착을 위해서 제거하기가 용이해야 한다. 구강 내에서는 인접치와 접촉 관계를 유지할 수 있어야 하고, 대합치와는 교합 기능을 유지하면서 교합력을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 일시적이지만 심미성이 현저하게 저하되는 것은 방지해야 하며, 파절과 마모를 방지하기 위해 표면 특성이 비교적 우수해야 하고, 구강 내 타액 등을 비롯한 체액으로 인한 화학적 분해가 되지 않아야 한다(2-4).

현재 다양한 종류의 임시수복재가 국내 및 국외로 유통되고 있고, 각 타입에 따른 장점 및 단점이 존재한다(5). 시중에 판매 중인 임시수복재는 공급 형태에 따라 수경성(hydraulic-setting) 타입, 혼합형(powder-liquid) 타입, 가열성(thermoplastic) 타입 그리고 광중합형(light-cured) 타입 등이 있고, 임상에서는 환자의 구강 환경에 따라 다양한 타입이 사용되고 있다(6).

석고 성분을 함유하는 수경성 타입의 임시수복재는 변연봉쇄 효과와 제거성이 용이하지만, 경화시간 단축에 따라 보존기간이 축소된다는 단점을 가지고 있다. 산화아연의 파우더와 유지놀의 리퀴드를 혼합하여 사용하는 혼합형 타입의 임시수복재는 변연봉쇄 효과는 우수하지만, 환자들에게 불쾌한 냄새를 줄 수 있으며, 경화시간이 길고, 교합압에 견딜 수 있을 만큼 압축강도가 강하지 못하다는 단점이 있다. 산화아연 유지놀, 납(wax), 거터퍼쳐(gutta-percha) 등을 주성분으로 한 열가소성 임시수복재는 연화 및 경화상태가 적절하지만 와동에 수분이 남아 있을 시 치질에 접착이 잘 되지 않아 탈락의 원인이 될 수 있는 특징을 가지고 있다. 레진 성분에 기초한 광중합형 임시수복재는 구강 내 와동에 직접 적용 후 광중합하여 간단하게 임시 수복할 수 있다는 장점을 가지고 있지만 충전용 복합레진과 마찬가지로 중합 시 수축을 하고, 이에 따라 와동벽과의 간극이 발생될 우려가 있다(7, 8). 이에, 각 재료의 타입에 따른 기계적 및 물리적 특징을 파악하여 환자의 구강 환경에 적합한 재료를 선택하여 구강 내에 적용해야 할 필요성이 있다.

현재 치과 임상에서는 임시수복재료가 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 미세누출과 관련된 연구들을 제외하고는 임시수복재의 색안정성, 광택도, 경도, 강도, 물 흡수도 및 용해도와 같은 표면 특성 및 재료의 물성을 공급 형태에 따라 종합적으로 비교 연구한 연구가 보고되지 않아 환자의 개별 구강 상태에 따라 적합한 재료를 선택할 수 있는 참고자료가 부족한 실정이다(9, 10).

따라서 본 연구의 목적은 임시수복재의 공급 형태에 따라 대표적인 재료들을 선정하여 재료의 색안정성, 광택도, 기계적 강도, 물리적 성질과 표면 특성을 비교하고, 이를 바탕으로 임상가에게 임시수복재 선택 시, 색안정성, 광택도, 경도, 강도, 물 흡수도 및 용해도, 표면 특성의 요소를 고려하여 환자 개별의 구강 상황에 맞는 적절한 타입의 임시수복재를 선택할 수 있는 기반을 마련하고, 환자에게 높은 만족도를 충족시키고자 한다. 이에, 본 연구의 귀무가설은 ‘임시수복재 타입에 따라 색안정성, 광택도, 경도, 기계적 강도, 물 흡수도 및 용해도에는 유의한 차이가 없을 것이다.’로 설정하였다.


재료 및 방법
1. 연구재료

본 연구에서 사용된 임시수복재는 수경성(hydraulic-setting; HS) 타입, 혼합형(powder-liquid; PL) 타입, 가열성(thermoplastic; TP) 타입, 그리고 광중합형(light-cured; LC) 타입으로, 현재 치과 임상에서 사용되고 있는 제품 가운데 공급 타입 별 한 가지 제품을 선택하여 실험군으로 설정하였다. 제품에 대한 정보는 Table 1과 같다.

Table 1. 
Temporary filling materials used in this study
Code Type Product Composition
HS Hydraulic-setting Caviton
(GC, Tokyo, Japan)
Zinc oxide, plaster of paris,
vinyl acetate, etc.
PL Powder-liquid Zinc oxide eugenol classic
(Kemdent, Swindon, UK)
Powder: zinc oxide
Liquid: eugenol
TP Thermoplastic Temporary stopping (white)
(GC, Tokyo, Japan)
Zinc oxide eugenol, paraffin wax,
gutta percha, beeswax, etc.
LC Light-cured Quicks yellow
(Dentkist, Gyeonggi-do, Korea)
UDMA, HEMA, silicon dioxide, etc.

2. 색안정성
1) 시편 준비

각 실험군 별 지름 (10±1) mm, 두께 (1±0.1) mm인 디스크 형태의 시편을 제작하기 위하여, slide glass에 polyester film을 놓고 그 위에 몰드를 놓았다. 수경성 타입인 실험군 HS를 plastic spatula를 이용하여 몰드 크기에 맞게 채운 후 제조사의 지시 사항에 따라 (37±1) ℃의 항온수조에 24시간 동안 보관하였다. 이후 경화된 시편은 몰드로부터 분리하고, 과잉 부분은 1200 grit 연마지를 이용하여 연마하였다.

혼합형 타입인 실험군 PL은 제조사의 지시 사항에 따라 powder와 liquid를 5:1 무게비로 계량 후 plastic spatula를 이용하여 핸드 믹싱하였다. 이후 혼합된 재료를 몰드에 약간 넘치게 채운 후 polyester film과 slide glass를 올려 clamp로 압력을 가하였다. 이후 경화된 시편을 몰드로부터 분리하고, 과잉 부분은 1200 grit 연마지를 이용하여 연마하였다.

가열성 타입인 실험군 TP는 열을 가하여 흐름성이 있는 재료를 몰드에 약간 넘치게 채운 후 polyester film과 slide glass를 올려 clamp로 압력을 가하였다. 이후 경화된 시편을 몰드로부터 분리하고, 과잉 부분은 1200 grit 연마지를 이용하여 연마하였다.

광중합형 타입인 실험군 LC는 몰드에 약간 넘치게 채운 후 polyester film과 slide glass를 올린 후 clamp로 압력을 가하였다. 제조사의 지시 사항에 따라 앞뒷면 각 20초씩 LED 광중합기(EliparTM S10, 3M ESPE, Seefeld, Germany)로 광중합을 시행하였다. 중합된 시편은 몰드로부터 분리하고, 과잉 부분은 1200 grit 연마지를 이용하여 연마하였다. 시편은 각 실험 군당 6개씩 제작하였다.

2) 착색 용액

색안정성을 평가하기 위해 착색 용액으로 커피(Kanu mini mild Americano, DongSuh Food, Incheon, Korea)를 사용하였다. 이때, 착색 용액은 제조사의 권장 사항에 따라 분말 2.7 g 당 증류수 100 mL의 비율로 혼합하여 제조하였다. 또한 대조군으로는 증류수를 사용하였다. 준비된 각각의 용액은 (37±1) ℃의 항온 수조에 실험 전까지 보관하였다.

3) 시편의 착색 처리

시편 착색을 위하여 각 실험군을 24-well plate (SPL Life Science, Pocheon, Korea)에 넣은 후 2 mL의 착색 용액을 침지 시켜 (37±1) ℃의 항온 수조에 보관하였다. 그리고 3일 침적 후 착색 용액으로부터 시편을 꺼내어 증류수로 10초간 세척 후 압축공기를 이용하여 표면의 수분을 제거하여 색 변화를 관찰하였다. 또한, 새로운 착색 용액에 4일간 추가 침적 후 시편을 꺼내어 위의 과정과 동일하게 세척 후 표면의 수분을 제거하여 색 변화를 관찰하였다.

4) 착색 전·후의 색 측정

시편의 색조 변화는 국제조명위원회에서 규정한 CIE L*, a*, b* 측정 체계를 바탕으로 분광 광도계(Spectrophotometer CM-3500d, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 착색 전, 착색 3일, 7일 후에 측정하였다. 이때, 한 시편 당 무작위로 3부위를 측정하여 평균값을 구하여 대푯값으로 설정하였다. 아래의 공식에 따라 색 변화량(ΔE*)을 계산하여 색안정성을 평가하였다.

E*=L*2+a*2+b*2
  • L* : 시편의 명도를 나타내는 값, 백색과 검정의 정도
  • a*: 시편의 채도를 나타내는 값, 적색과 녹색의 정도
  • b*: 시편의 채도를 나타내는 값, 황색과 청색의 정도
3. 광택도
1) 시편 준비

지름 (10±1) mm, 두께 (1±0.1) mm 인 디스크 형태의 시편을 제작하기 위하여 각 실험 군별 시편 제작 과정은 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 진행하였다. 이때, 시편은 각 실험 군당 8개씩 제작하였다.

2) 광택도 측정

시편의 초기 광택도를 측정하기 위하여, 광택계(Novo-curve, Rhopoint instrumentation, East Sussex, UK)를 이용하여 광택도를 측정하였다. 이후 시편을 24-well plate에 넣은 후 2 mL의 증류수로 침적 시켜 (37±1) ℃의 항온 수조에 보관하였다. 7일 후, 압축공기를 이용하여 시편 표면에 남아있는 수분을 건조시킨 후 광택도(Gloss unit; GU)를측정하였다. 이때 한 시편당 무작위로 여섯 곳을 선정하여 평균값을 대푯값으로 설정하였다.

4. 표면미세경도
1) 시편 준비

지름 (10±1) mm, 두께 (1±0.1) mm인 디스크 형태의 시편을 제작하기 위하여 각 실험 군별 시편 제작 과정은 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 진행하였다. 이때, 시편은 각 실험 군당 10개씩 제작하였다.

2) 비커스경도 측정

탄성이 있어 비커스경도 시험기로 측정이 불가한 실험군 LC를 제외한 실험군 HS, PL, TP 시편 표면에 대한 비커스경도를 측정하였다. 증류수 침적 전, 다이아몬드 압입자가 장착된 미세경도측정기(DMH-2, Matsuzawa Seiki Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 압입 하중 100 g, load time 15초 조건 하에 압흔을 형성한 후 400 배율에서 압흔의 크기를 측정하여 비커스경도 값(Vickers hardness number; VHN)을 계산하였다. 수분이 재료의 경도에 미치는 영향을 확인하기 위해, 시편을 (37±1) ℃의 증류수에 침적 시킨 후 7일 동안 보관하였다. 이후 압축공기를 이용하여 시편 표면에 남아있는 수분을 건조시킨 후 비커스경도를 측정하였다. 이때, 한 시편 당 무작위로 세 부위를 선정하여 측정하였으며, 평균값을 대푯값으로 설정하였다.

3) 쇼어경도 측정

실험군 LC 시편 표면에 대한 쇼어경도는 쇼어 D 경도시험기(HPDSD, Hans Schmidt & Co. Gmbh, Germany)를 이용하여 측정하였다. 이때, 각 시편에 대한 압입점이 시편의 표면 전체에 골고루 분배되도록 하여 5초 동안 로딩 후 쇼어경도 값(Hardness shore D; HSD)을 산출하였다. 수분이 재료의 경도에 미치는 영향을 확인하기 위해, 시편을 (37±1) ℃의 증류수에 침적 후 7일 동안 보관하였다. 이후 압축공기를 이용하여 시편 표면에 남아있는 수분을 건조시킨 후 쇼어경도를 측정하였다. 이때, 한 시편 당 무작위로 세 부위를 선정하여 측정하였으며, 평균값을 대푯값으로 설정하였다.

5. 압축강도
1) 시편 준비

지름 (4±0.1) mm, 두께 (6±0.1) mm 인 원기둥 형태의 시편을 제작하기 위해, 실험군 HS와 PL의 시편은 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 시행하여 각 실험 군당 12개씩 제작하였다. 또한 시편의 지름을 측정하기 위해, 0.01 mm의 정확도를 나타내는 디지털 버니어 캘리퍼스(Mitutoyo CD-15CPX, Mitutoyo Co., Kawasaki, Japan)를 이용하여 시편의 지름을 세 번씩 측정 후 평균값을 구하였다.

2) 압축강도 측정

각 실험군의 시편을 (37±1) ℃의 증류수에 24시간 동안 침적하였다. 이후, 압축공기를 이용하여 시편 표면에 남아있는 수분을 건조시킨 후 만능 시험기(Model 5942, Instron, Norwood, MA, USA)를 이용하여 1 mm/min의 속도로 압축하중을 가하여 파절될 때의 최대 압축 응력(N)을 기록하였다. 압축강도의 값(MPa)은 아래의 공식에 따라 계산하였다.

Compressive strength MPa=4×P/π×d2
  • P : 기록된 최대 압축 응력(N)
  • d : 시편의 지름(mm)을 측정한 평균값
6. 굴곡강도
1) 시편 준비

25 mm × 2 mm × 2 mm인 직육면체 형태의 시편을 제작하기 위해, 실험군 TP와 LC의 시편은 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 시행하여 각 실험 군당 12개씩 제작하였다. 굴곡강도 시험 시작 전, 각 시편을 (37±1) ℃의 증류수에 24시간 동안 침적하였다. 이후, 압축공기를 이용하여 시편 표면에 남아있는 수분을 건조시킨 후 0.01 mm의 정확도를 나타내는 디지털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 시편의 폭과 높이를 각 세 번씩 측정 후 평균값을 구하였다.

2) 굴곡강도 측정

지지대 사이의 거리가 20 mm인 3점 굴곡강도 지그가 부착된 만능 시험기(Model 5942, Instron, Norwood, MA, USA)를 이용하여 1 mm/min의 속도로 시편에 가해지는 최대 하중(N)으로 인해 시편이 파절될 때까지 측정하였다. 굴곡강도의 값(MPa)은 아래의 공식에 따라 계산하였다.

Flexural strength σ=3Fl/2bh2
  • F : 파절하중(N)
  • l : 지지대 사이의 거리(mm)
  • b : 시편의 폭(mm)
  • h : 시편의 높이(mm)
7. 물 흡수도 및 용해도
1) 시편 준비

지름 (15±1) mm, 두께 (1±0.1) mm인 디스크 형태의 시편을 제작하기 위하여 각 실험 군별 시편 제작 과정은 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 진행하였다. 이때, 시편은 각 실험 군당 6개씩 제작하였다.

2) 물 흡수도 및 용해도 측정

시편을 (37±1) ℃ desiccator에 22시간 동안 보관 후 (23±2) ℃ desiccator에 2시간 동안 보관하였다. 이후 시편의 초기 무게를 측정하였다(m1). 또한 시편의 부피(V)를 계산하기 위하여, 0.01 mm의 정확도를 나타내는 디지털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 시편의 지름과 두께를 각 세 번씩 측정 후 평균값을 구하였다.

시편을 (37±1) ℃ 증류수가 담긴 6-well plate (SPL Life Science, Pocheon, Korea)에 넣어 7일 동안 침적 시킨 후 표면의 수분을 제거하여 1분 후 무게를 측정하였다(m2). 이후 (23±2) ℃ desiccator에 시편을 보관하며 24시간 간격으로 0.1 mg 이내의 오차 범위가 될 때까지 무게를 측정하였다(m3). 물 흡수도와 용해도는 아래의 공식에 따라 계산하여 평가하였다.

Water sorption μg/mm3=m2-m3/V
Water solubility μg/mm3=m1-m3/V
8. 표면미세구조 변화 관찰

수분이 임시수복재의 표면 형태에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 지름 (10±1) mm, 두께 (1±0.1) mm인 디스크 형태의 시편을 색안정성 시편 제작 과정과 동일하게 진행하여 각 실험군 별 2개씩 제작하였다. 각 실험군 별 제작된 시편 중 하나는 (37±1) ℃ 증류수에 침지 시켜 7일 동안 보관한 후 표면의 수분을 제거하였다. 각 실험군 별 증류수에 침적하지 않은 시편과 침적한 시편은 백금으로 코팅 후 주사전자현미경(JEOL-7800F, JEOL Ltd., Tokyo, Japan)으로 1,000×와 5,000× 배율에서 표면미세구조 분석을 진행하였다.

9. 통계분석

색안정성, 광택도, 비커스경도 그리고 물 흡수도 및 용해도 결과에 대한 통계 분석은 일원배치분산분석(IBM SPSS Statistics 25.0, IBM Co., NY, USA)과 Tukey’s test로 사후 검정하였다. 또한 쇼어경도, 압축강도 그리고 굴곡강도 결과에 대한 통계 분석은 paired-T test를 시행하였다. 이때, 통계적 유의 수준은 0.05로 설정하였다.


결 과
1. 색안정성 평가

Figure 1과 같이, 모든 실험군에서 커피에 침적 시키는 기간이 길어질수록 명도(L*)가 유의하게 낮아지는 양상을 나타내었다(p<0.05). 특히, 7일 동안 침적 시킨 후의 명도는 실험군 TP>PL>HS>LC 순서로 유의하게 높았다(p<0.05). 이와 유사하게, 적색과 녹색의 정도를 나타내는 채도(a*)는 침적 기간이 길어질수록 녹색의 정도가 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 특히 7일 침적 후의 채도(a*)는 실험군 HS>PL>TP>LC 순서로 유의하게 높았다(p<0.05). 황색과 청색의 정도를 나타내는 채도(b*)는 침적 기간이 길어질수록 실험군 HS와 PL을 제외하고 청색의 정도가 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 하지만 7일 침적 후 실험군 TP를 제외하고, 실험군 HS, PL, 그리고 LC 간 유의한 차이는 없었다(p>0.05).


Figure 1. 
Color stability. (A) Mean color change (ΔE*) after 3 days, and 7days immersion in coffee. (B) Lightness (white-black, L* , (C) saturation (red-green, a*) , (D) saturation (yellow-blue, b*) of before immersion, after immersion for 3 days, and 7 days. Different uppercase letters mean statistically significant differences among the experimental groups at the same time (p<0.05). Different lowercase letters mean statistically significant differences among the immersion time with the same experimental material (p<0.05).

각 명도와 채도 값을 고려하여 색 변화량(ΔE*)을 산출한 결과, 커피 용액에 3일간 침적 시킨 실험군 중 가장 높은 ΔE*를 나타낸 것은 실험군 HS로 (48.77±1.95)의 값을 나타내었고(p<0.05) 그 다음은 실험군 PL가 (40.71±1.46)의 값이 나타났으며(p<0.05), 실험군 TP는 (17.24±4.64), 마지막으로 가장 낮은 값인 실험군 LC는 (6.43±0.73)을 나타내었다(p<0.05). 마찬가지로 7일간 침적 시킨 시편들 중 가장 높은 값을 나타낸 것은 실험군 HS로 (70.68±5.47)의 값이 나타났고(p<0.05) 그 다음으로 실험군 PL는 (46.41±1.91)로 나타났다(p<0.05). 실험군 TP는 (28.34±6.37), 마지막으로 가장 낮은 값인 실험군 LC는 (15.82±0.98)의 값을 보였다(p<0.05).

위 결과를 바탕으로 실험군 간의 색안정성은 3일 침적과 7일 침적 모두 실험군 HS<PL<TP<LC의 순서로 유의한 차이의 색안정성을 보였다(p<0.05). 또한 모든 실험군에서 침적 3일과 7일 후의 ΔE*을 비교하였을 때 유의미하게 증가하는 양상을 보였다(p<0.05).

더불어 임상적 허용 가능 정도 척도를 고려하였을 때, 3일 침적한 결과와 7일 침적한 결과 모두 ΔE* > 3.7이므로 ‘임상적으로 허용되기에는 문제가 있음’으로 예측하였다(11).

2. 광택도 평가

증류수에 침적 전 시편의 광택도를 측정한 결과, 실험군 LC가 (94.59±1.52)로 가장 높은 광택도를 나타냈으며, 실험군 PL이 (91.52±0.75), TP가 (13.90±1.92), HS가 (2.95±0.38) 순서로 관찰되었다(p<0.05) (Figure 2). 증류수에 7일 동안 침적 시킨 후 광택도를 측정한 결과, 실험군 PL이 (88.24±2.05)로 가장 높은 광택도를 보였고, 실험군 LC가 (85.96±2.87)로 두 번째로 높게 나타났으나, 실험군 PL과 LC의 광택도에는 유의미한 차이가 없었다(p>0.05). 그 다음으로는 실험군 TP가 (8.73±0.62), HS는 (5.89±0.41)로 실험군 TP와 HS의 광택도에는 유의미한 차이가 없었다(p>0.05).


Figure 2. 
Gloss unit (GU) values of experimental groups before and after immersion in distilled water for 7 days. Different uppercase letters indicate statistically significant differences among the experimental groups at the same time (p<0.05). Different lowercase letters indicate statistically significant differences before and after the immersion time with the same experimental material (p<0.05).

위 결과를 바탕으로 실험군 간의 광택도는 침적 전 실험군 LC>PL>TP>HS의 순으로 유의한 차이의 광택도를 보였다(p<0.05). 또한 HS를 제외한 모든 실험군에서 증류수 침적 전과 7일 후의 광택도를 비교하였을 때 유의미하게 감소하는 양상을 보였다(p<0.05).

3. 경도 평가

실험군 HS, PL, TP의 비커스경도 실험 결과, 증류수에 침적하기 전 비커스경도는 실험군 PL이 (18.77±1.42) VHN으로 가장 높은 값을 나타냈고(p<0.05), 그 다음으로는 실험군 HS가 (10.48±1.40) VHN의 값을 보였으며, 실험군 TP는 (1.20±0.10) VHN으로 가장 낮은 경도 값을 보였다(p<0.05) (Figure 3). 증류수에 7일간 침적한 결과, 실험군 PL이 (14.47±0.94) VHN로 가장 높게 나타났고(p<0.05), 다음으로는 실험군 HS가 (4.31±0.70) VHN, TP는 (1.30±0.09) VHN 순으로 나타났다(p<0.05).


Figure 3. 
(A) Vickers hardness, (B) Shore hardness of experimental groups before and after immersion in distilled water for 7 days. Different uppercase letters indicate statistically significant differences among the experimental groups at the same time (p<0.05). Different lowercase letters indicate statistically significant differences before and after the immersion time with the same experimental material (p<0.05).

증류수에 침적 전과 후의 경도 값을 비교했을 때 실험군 PL과 HS 경도 값은 유의미하게 낮아지는 양상이 나타났다(p<0.05). 반면 실험군 TP는 증류수 침적 전과 후의 경도 값이 유의미한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).

위 결과를 바탕으로 비커스경도는 침적 전과 후 모두 실험군 PL>HS>TP 순서로 유의한 차이로 높은 경도 값을 나타내었다(p<0.05).

또한 실험군 LC의 쇼어경도를 측정한 결과, 증류수 침적 전에는 (50.80±1.72) HSD의 값을 보였고, 증류수에 7일간 침적 시킨 후에는 (46.80±1.79) HSD로 침적 전과 비교하여 침적 후의 경도 값이 유의미하게 낮아졌음을 확인하였다(p<0.05).

4. 강도 평가

실험군 PL과 HS의 압축강도 측정 결과, 실험군 PL은 (20.96±2.61) MPa, 실험군 HS는 (16.54±1.49) MPa로 실험군 PL이 HS와 비교하여 유의하게 높은 압축강도를 보였다(p<0.05) (Figure 4). 또한 실험군 TP와 LC의 굴곡강도 측정 결과, 실험군 TP는 (4.01±0.86) MPa, 실험군 LC는 (1.66±0.22) MPa로 실험군 TP가 LC와 비교하여 유의하게 높은 굴곡강도를 나타내었다(p<0.05).


Figure 4. 
(A) Compressive strength, (B) flexural strength of experimental groups. Different uppercase letters indicate statistically significant differences between the experimental groups (p<0.05).

5. 물 흡수도 및 용해도 평가

물 흡수도를 측정한 결과, 실험군 HS가 (0.22±0.01) μg/mm3로 가장 높은 값을 나타내었고, 다음으로는 실험군 LC가 (0.05±0.00) μg/mm3, 실험군 PL이 (0.02±0.01) μg/mm3, 그리고 실험군 TP가 (0.01±0.00) μg/mm3 순서로 나타났다. 또한 모든 실험군 간 물 흡수율은 유의한 차이를 보였다(p<0.05) (Figure 5).


Figure 5. 
Water sorption and solubility of experimental groups. (A) Water sorption. (B) Water solubility. The same uppercase letter indicates no differences among the experimental groups (p>0.05).

물 용해도를 측정한 결과, 실험군 TP가 (0.00±0.00) μg/mm3로 가장 낮은 물 흡수율을 보였다. 그 다음으로는 실험군 PL이 (0.02±0.01) μg/mm3, 실험군 LC가 (0.02±0.00) μg/mm3로 낮았다. 실험군 HS는 (0.16±0.02) μg/mm3로 가장 높은 값을 나타내었다. 실험군 간 물 흡수율은 PL과 LC 간에는 유의한 차이를 나타내지 않았고(p>0.05), 나머지 실험군에서는 유의한 차이를 보였다(p<0.05).

6. 표면미세구조 관찰 분석

주사전자현미경을 이용하여 표면미세구조를 관찰한 결과, 실험군 HS를 제외하고 증류수에 7일 침지 전과 후에 비슷한 표면 양상이 나타났다(Figure 6). 실험군 HS를 증류수에 침지 하기 전에는 바늘 모양의 석고 결정 양상이 관찰된 반면, 증류수에 침지 되어 경화 반응이 일어난 후에는 이러한 양상이 소실되었음을 확인하였다.


Figure 6. 
Scanning electron microscope images of temporary filling materials with magnifications of 1,000× on the bottom, and 5,000× on the upper.


고 찰

치과용 수복재는 하나 또는 다수의 치아를 수복하기 위해 사용하는 충전재 또는 보철물을 의미한다. 충전을 위한 수복재로는 영구수복재와 임시수복재로 분류할 수 있다. 금속, 고분자, 세라믹과 같은 재료를 기반으로 인레이 또는 온레이 등 부분적인 치관 수복을 위한 재료가 영구수복재이며(12), 영구수복재 장착 전까지 최종 보철물의 적합도를 위한 형태 유지 및 인접치와 대합치의 이동 방지 등 기능적 회복을 위해 사용하는 것은 임시수복재이다. 또한, 이는 근관치료 시 외부 물질 및 세균 침투를 방지 또는 약제의 가봉 등을 위해 사용하기도 한다(8).

현재 다양한 종류의 영구수복재가 유통되고 있고, 이들의 물리·화학적, 기계적 특성 등에 대한 연구는 많이 진행된 반면, 일시적으로 사용되는 임시수복재는 임상에서 자주 사용되는 재료임에도 불구하고 특성에 대한 연구가 충분히 뒷받침되지 못하여 임상가와 환자의 상황에 맞는 적합한 타입의 임시수복재를 선택하는 데 어려움이 있는 실정이다(6). 이에 본 연구의 결과를 기반으로 재료의 특성 및 사용 목적에 부합되는 최적의 임시수복재를 선택할 수 있는 기준을 제공하고자 하였다.

치과에 내원하는 환자들의 심미적 관심도가 높아짐에 따라 임시수복재의 색안정성은 전치 부위에 사용될 경우 더욱 고려되어야 할 요소이다(13). 임시수복재의 색안정성 평가 시, 일부 선행 연구에서는 외인성 착색 용액으로 커피믹스, 아메리카노, 콜라 등을 선정하였고(14), 이 가운데 커피 종류가 색 변화를 가장 많이 일으킨다는 결과를 참고하여(15), 본 연구에서는 색안정성 평가의 착색 용액으로 커피를 선정하였다. 또한 착색 용액에 1일, 7일, 그리고 30일 침지 후 착색 정도를 평가한 선행 연구에 따르면, 7일 침적 후부터 색의 변화에 유의한 영향이 미치지 않았으므로(16), 임시수복재가 영구수복재 적용 전까지의 단기간 동안 구강 내 적용된다는 특성을 고려하여, 본 연구에서는 침적 3일 후와 7일을 기준으로 색안정성 평가를 시행하였다.

실험 시편을 착색 용액에 침적 시켜 외인성 착색의 조건을 부여한 후 분광광도계를 이용하여 3일차와 7일차에 색을 측정한 결과, 모든 실험군에서 명도(L*)가 유의한 차이로 낮아지는 양상이 나타났고, 채도(a*, b*)는 각 녹색과 청색으로 변화하는 양상을 확인하였다. 이의 결과를 바탕으로 색안정성(ΔE*)을 평가한 결과, 실험군 LC가 3일차와 7일차 모두에서 가장 우수한 색안정성을 보였고 실험군 TP와 PL의 순서로 나타났다. 실험군 HS는 색안정성이 가장 낮게 관찰되었다. Suehara M 등의 연구에 따르면, 수경성 재료는 다른 타입들의 재료에 비해 염료 침투율이 높았으며, 이는 본 연구에서 수경성 재료가 착색이 가장 많이 되었다는 연구 결과와 일치하였다(17). 따라서 ‘임시수복재 타입에 따라 색 안정성(ΔE*)에는 유의한 차이가 없을 것이다.’라는 귀무가설은 기각되었다. 이상의 결과를 바탕으로 환자가 심미성을 중요한 요인으로 고려하는 경우 또는 전치부를 임시수복재로 충전해야 하는 경우에는 실험군 LC 타입의 재료를 추천할 수 있다.

광택은 표면의 기하학적인 특성에 따라 빛의 반사를 나타내는 광학적 현상으로(18), 심미적 특성의 기준으로 사용될 수 있다(19). 광택도는 표면 특성, 조명 유형 등 다양한 요인에 영향을 받을 수 있다(20). 따라서 본 연구에서는 객관적으로 광택도를 측정하기 위하여 광택계를 사용하여 입사각 60。를 기준으로 측정하였다. 실험군 LC와 PL은 증류수에 침적 전과 후에 모두 높은 광택도를 나타낸 반면, 실험군 TP와 HS는 낮은 광택도를 나타내었다. 또한, 실험군 HS를 제외하고 모든 실험군은 증류수에 침적 후 광택도가 감소하는 양상을 보였다. 따라서 ‘임시수복재 타입에 따라 광택도에는 유의한 차이가 없을 것이다.’라는 귀무가설은 일부만 기각되었다. 표면의 광택도는 미세구조와 연관될 수 있다(19). 주사전자현미경을 통한 표면 관찰 결과, 실험군 LC와 PL은 매끄러운 표면 양상을 나타낸 반면, 실험군 TP와 HS는 그렇지 않은 양상을 나타내었다. 광택계가 빛을 조사하여 표면의 특성에 따라 다르게 반사되는 양을 계산되는 원리이므로, 이러한 표면 양상이 광택도에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 이에, 임시수복재 선택 시 광택도를 중요시할 경우에는 실험군 LC와 PL 타입의 재료를 사용하는 것이 추천된다.

임시수복재의 경도가 낮으면 구강 내에서 교합 시 마모가 발생될 수 있고, 이로써 교합 관계에 영향을 미치게 되어 많은 부작용을 일으킬 수 있다(21). 탄성율이 높지 않은 실험군 HS, PL, TP는 비커스경도시험기로, 탄성중합체인 실험군 LC는 쇼어 D 경도시험기를 이용하여 경도를 측정하였다. 비커스경도는 실험군 PL이 가장 높게 나타났지만, 증류수에 침적 후에는 감소하는 양상을 나타내었다. 이러한 양상은 실험군 HS도 나타난 반면, 실험군 TP는 증류수 침적 전과 후에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 또한, 증류수에 침지하기 전과 후의 각 시점에서 임시수복재에 따른 경도 값은 모두 유의한 차이를 나타내었다. 따라서 ‘임시수복재 타입에 따라 경도값에 유의한 차이가 없을 것이다.’라는 귀무가설은 기각되었다. 실험군 LC의 쇼어경도는 증류수에 침적 전과 후 비교 시 유의한 차이로 경도가 낮아지는 양상을 보였으나 용액 침지에 따른 경도 감소율이 가장 낮았다. 이의 결과를 바탕으로, 높은 교합력을 받는 구치부에는 실험군 PL 타입의 임시수복재를 이용하는 것이 추천되며, 침지 용액에 따른 경도 감소율이 가장 낮은 실험군 LC도 고려될 수 있을 것으로 사료된다.

기계적 강도를 측정함으로써 임시수복재의 취성을 고려할 수 있고, 교합에 저항하는 압력을 예상할 수 있다(22). 또한 적절한 기계적 강도를 보이지 않을 경우 재료가 파절될 우려가 있을 뿐만 아니라 미세 균열로 인한 우식 발생과 추후 영구 수복물의 수복 과정에 영향을 미칠 수 있다(23). 이에 본 실험에서는 만능 시험기를 이용하여 압축강도와 굴곡강도를 측정하였다. 실험군 TP가 LC보다 더 높은 굴곡강도를 보였고, 실험군 PL이 HS보다 더 높은 압축강도를 나타냈다. 따라서 ‘임시수복재 타입에 따라 강도에는 유의한 차이가 없을 것이다.’라는 귀무가설은 기각되었다. 이상의 결과를 바탕으로 파절에 대한 저항성이 높아야 하는 구치부에는 실험군 TP와 PL 타입의 임시수복재가 추천되며, 비교적 강도의 중요성이 적은 전치부에는 실험군 LC와 HS 타입의 임시수복재를 사용할 수 있다.

타액 등의 수분 접촉이 될 수 밖에 없는 구강 내 환경에서 온전한 내구성을 계속 유지시키기 위해서는 물 흡수도 및 용해도의 물리적 성질의 우수성이 요구된다(24). 또한 물 흡수 및 용해도는 색안정성과 강도 등의 다른 특성에도 영향을 미칠 수 있다(14). 본 연구의 실험 결과, 실험군 HS가 가장 높은 물 흡수도와 용해도를 보였고, 실험군 TP가 가장 낮은 물 흡수도 및 용해도를 나타내었다. 타액 등의 수분과 반응하여 경화하는 원리를 이용한 수경성 타입인 실험군 HS는 주변의 수분을 가장 많이 흡수하였고, 가장 많은 양의 용해도를 나타내었다. 이는 실험군 HS가 가장 낮은 색안정성과 광택도를 보인 것에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 따라서 ‘임시수복재 타입에 따라 물 흡수도와 용해도에는 유의한 차이가 없을 것이다.’라는 귀무가설은 기각되었다.

주변의 수분에 따른 임시수복재의 표면미세구조 변화 양상을 관찰하고자 주사전자현미경을 이용하여 분석을 시행하였다. 대부분의 실험군에서 증류수에 침지 전과 후에 비슷한 표면 양상이 나타난 반면, 실험군 HS는 막대 모양 결정 양상이 증류수에 침지 후 소실된 것으로 관찰되었다. 수분과 접촉 시 표면미세구조가 변화되는 양상은 실험군 HS의 가장 낮은 색안정성 특성에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 또한 실험군 HS의 주요 성분인 산화아연과 석고의 전형적인 막대 모양의 양상은 선행 연구의 결과와 일치하였으나(25, 26), 수분과 접촉하여 경화된 후 변화된 표면미세구조는 추후 에너지 분산 X선 분광 분석 등을 통해 원소 확인을 할 필요가 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 위 실험 결과를 바탕으로 임상에서 다양한 임시수복재 중 심미성, 기계적 특성, 그리고 물리적 특성 요소 중 구강 상황에 적절한 재료를 선택하여 적용할 수 있는 기반을 마련하였고, 이에 따라 환자의 만족도 상승에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

다만 본 연구에서는 임시수복재의 공급 형태에 따라 대표적인 상품을 한 가지로 선정하여 실험을 수행한 것과 색안정성 평가에 표준화된 착색 용액이 아닌 커피를 사용했다는 제한점을 갖고 있다. 따라서 도출된 해당 연구 결과를 통해 임시수복재 특성에 대한 일반화를 내리는 것에는 한계점이 있으므로, 추후 임시수복재 타입별, 착색 용액별 대표적인 제품의 개수를 늘려 객관성을 보완하는 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.


결 론

본 연구는 임시수복재의 공급 형태에 따라 수경성 타입, 혼합형 타입, 열가소성 타입 그리고 광중합형 타입의 대표적인 상품을 이용하여 색안정성, 광택도, 기계적 강도, 물리적 성질 그리고 표면미세구조 변화 관찰 실험을 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

  • 1. 임시수복재 타입에 따른 색안정성(ΔE*)은 커피에 3일과 7일 침적 후 모두 실험군 HS<PL<TP<LC 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
  • 2. 임시수복재 타입에 따른 광택도는 증류수에 침적 전 실험군 LC>PL>TP>HS 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 침적 7일 후에는 실험군 LC와 PL, TP와 HS 간 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
  • 3. 임시수복재 타입에 따른 비커스경도는 증류수에 침적 전과 7일 후 실험군 PL>HS>TP 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 실험군 LC의 쇼어경도를 측정한 결과, 침적 전과 침적 후를 비교 시 유의하게 감소되었다(p<0.05).
  • 4. 임시수복재 타입에 따른 압축강도는 실험군 PL>HS 순서로, 굴곡강도는 실험군 TP>LC 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
  • 5. 임시수복재 타입에 따른 물 흡수도 및 용해도는 실험군 HS>LC>PL>TP 순서로 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
  • 6. 임시수복재 타입에 따른 표면미세구조 변화는 증류수에 침적 전과 7일 후를 비교하였을 때, 실험군 HS를 제외하고는 눈에 띄는 변화 양상이 관찰되지 않았다.

이상의 결과를 바탕으로 본 연구는 임상의가 환자의 상황에 맞는 임시수복재 선택 시, 심미성, 기계적 강도, 물리적 특성 등을 고려하여 환자 개개인의 구강 상황에 맞는 적합한 타입의 재료를 선택할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있고, 이로써 더 높은 환자 만족도를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.


Acknowledgments

이 논문은 2022 년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임(NRF-2020R1I1A1A01051962).


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