상아질 접착의 최신경향
복합레진 수복의 성패는 복합레진의 중합과정에서 필연적으로 발생하는 중합수축과 이에 따른 응력에 의해 좌우되며 치질에 대한 효과적이고
내구성 있는 결합에 의존하고 있다. 법랑질에 대한 접착은 산부식을 통한 표면의 미세 다공성을 부여하고 접착성 단량체가 침투해 미세기계적으로
유지되므로서 임상적으로 신뢰할 만한 수준에 이르렀다. 그러나 상아질은 많은 유기질을 포함하는 상아세관의 미세구조와 광화 및 습윤의 정도에 따라
다양한 접착의 양태를 보이기 때문에 아직도 정확히 예측할 수 없는 구조로 남아있다. 상아질 표면의 전처리에 있어서 다양한 방법이 제시되고
있는데, 산부식에 의해 도말층 및 표층 무기질을 제거하고 탈회된 표면에 단량체 분자를 침투시키는 접착방식과, 기능성(산성) 단량체를 이용해
표층의 도말층을 녹이거나 변형시켜 직접 접착하는 방식이 일반적이다
상용되는 일부 접착시스템에서는 미세필러입자를 함입시켜 접착제의 물리적 성질을 향상시킬 뿐 아니라 변연계면에서의 마모에 대한 저항성을
부여하고 방사선 불투과성의 접착층을 형성해 보다 우수한 결합을 도모하기도 한다. 필러를 포함하는 접착제는 점도가 증가되고 이 결과 두꺼운
접착제층을 형성해 복합레진의 중합 또는 기능시에 발생되는 내부 또는 외부응력을 분산하고 흡수(stress absorbor)할 수 있는 역할을
한다. 접착제를 포함한 모든 레진은 표층에 형성되는 산화막(oxygen inhibition layer)으로 인해 10∼20㎛의 미중합층이
형성되기 때문에 접착제가 얇게 도포되는 경우에는 불완전한 중합이 이뤄지게 된다. 반면, 필러를 함유한 접착제는 두껍게 도포돼 광중합에 필요한
두께를 가지므로서 혼성층의 중합이 가능해진다. 그러나 높은 점도로 인해 접착제내에 함유된 휘발성 용매의 완전한 제거가 어렵고 방사선 불투과성은
있으나 진단에 필요한 정도가 되지는 못한다. 만일 필러가 교원섬유 사이로 충분히 침투한다면 혼성층의 인장강도를 증가시켜 강한 결합을 유지하지만
최근의 연구에 의하면 미세 필러(nano-sized filler, 0.02㎛)는 이 공간에 침투하지 못하고 응집돼 있거나 덩어리로 남아 있는
경우가 많다고 보고되고 있다.
이에 본 연제에서는 현재 상용되고 있는 수많은 종류의 접착제를 분류하고 각각의 특징을 알아보고자 한다. 또한
복합레진과 접착제의 호환성에 대해 살펴보고 임상 결과에 영향을 줄 수 있는 여러 가지 변수에 대해 알아보고자 한다.
[1] 상아질 접착제의 분류
[2] 복합레진은 모든 접착제와 같이 사용할 수 있는가?
[3] 임상 결과에 영향을 미치는
변수들
상아질 접착제의 분류
1. 제 4세대
산부식을 통해 도말층과 표층의 무기질을 녹이고 이 공간에 프라이머와 접착레진을 침투시키는 3단계의 접착과정으로
혼성층을 형성하게 된다. 이 과정에서 산부식제의 수세 후, 교원섬유의 붕괴를 막고 레진이 침투할 수 있는 환경을 만들기 위해 습윤상태를 유지하는
것은 필수적이다.
■ All-Bond 2 (Bisco, USA)
■ ScotchBond Multipurpose (3M, USA)
2. 제 5세대
치과의사의 요구에 의해 다단계의 접착과정을 단순화시킨 접착의 형태가 90년대 중반 이후에 이용되고 있다. 접착과정의
단축은 시간을 절약하고 이에 따라 접착과정에서의 발생할 수 있는 오염의 기회를 줄이고자 한다.
(1) One-Bottle system (Self-priming adhesive)
5세대의 접착기전은 4세대와 차이가 없으며 단지
3단계의 과정을 2단계로 단축시킨 것이다.산부식-프라이머-접착제 도포의 과정에서 산부식 및 습윤접착의 개념은 동일하고 프라이머-접착제 도포
과정을 하나의 과정으로 만든 형태이다. 프라이머에 의한 접착강화(유도) 과정이 없기 때문에 레진침투를 충분히 시키기 위해 산성을 갖는 기능성
단량체(Acidic functional monomer; PENTA, HEMA, Polyalkenoic acid, BPDM, GPDM 등)를
포함한다. 친수성의 상아질과 소수성의 레진을 연결하는 가교역할을 하는 프라이머의 과정이 없기 때문에 친수성을 갖는 산성 기능성 단량체는 상아질과
직접 결합한다.
■ One-Step (Bisco, USA)
■ Single Bond (3M, USA)
■ Prime & Bond NT (Dentsply, USA)
■ Optibond Solo (Kerr,
USA)
■ Excite (Ivoclar Vivadent, Lietenshitein)
습윤 접착(wet bonding)
전술한 바와 같이 total etching이 전제되는 4세대 및 5세대의 One-bottle
접착제에서 산부식후 습윤상태를 유지하는 것은 필수적이다. 상아질 접착제에는 농도를 조절하고 치질에 대한 침투능력을 부여하기 위해 적절한 용매를
포함하는데, 이러한 용매는 주로 아세톤, 에탄올, 물 등으로 구성된다.
1) Acetone-based adhesives; All-Bond 2, Prime &
Bond NT, One-Step, Tenure Quik
2) Water-based adhesives; SEPs (self etching
primer systems)
3) Ethanol-based adhesives; 1), 2)를 제외한 모든
접착제
acetone-based adhesive는 휘발성이 강하고 자체에 물을 소량(약 5% 이하) 포함하고 있는 반면,
ethanol-based adhesives는 그 이상(약 20%) 포함하고 있다. 따라서 산부식 후 약간의 건조(약 1∼2초)로 인해 교원질
붕괴가 예상되는 경우 에탄올 용매 접착제는 교원질의 재습윤(rewetting, re-expansion)을 어느 정도 기대할 수 있지만 아세톤
용매의 경우 이러한 능력을 기대할 수 없기 때문에 보다 철저한 습윤상태를 유지해야 한다.
(2) Self-etching system
5세대로 분류되는 또 하나의 접착제는 self-etching primer
system(SEP)이다. SEP는 프라이머 내에 pH 1.4∼2.6에 이르는 산성단량체(acidic monomer; 4-MET, Phenyl
P, MDP, MAC-10)를 포함하고 있어 산부식과 전처리가 동시에 이뤄진다.
SEP는 몇 가지 독특한 장점을 갖는다. Natural barrier- 치수에 대한 자연방어막 역할을 하는 도말층을 제거하지
않는다. Comfortable to patient- 수세건조과정이 없으므로 환자가 느끼는 고통이 거의 없다. Low technical
sensitivity- 접착과정이 단순하고 술자의 기술적 민감성이 적고(wet bonding 불필요), Reduce postoperative
sensitivity- 술후 과민반응이 적다. Kill or at least inactivate bacteria- 살균 능력이 있다.
Desensitization- 노출된 상아질에 대한 탈감작 작용을 갖는다.
SEP 역시 다양한 산성단량체를 포함해 이를 통한 자가산부식과
프라이머 과정을 동시에 수행한다. 물과 기능성 단량체가 반응하면 산성을 띄게 되므로 산부식이 일어나며 적절한 시간(dwell time,
20∼30초) 경과 후 치질성분과 이온결합을 통해 중화된다. 이러한 과정을 통해 자가산부식이 일어난다. 용매로 주로 물을 이용하기 때문에
휘발성이 적어 충분히 건조시킨 후 접착레진을 도포하고 광중합 해야 한다.
사용시 주의사항
SEP는 인산을 사용하지 않고 자가부식을 유도하기 때문에 산부식의 정도는 약하다. 따라서
과광화(hypermineralization)된 치아나 표면삭제를 하지 않은 법랑질(uncut enamel) 또는 경화성 상아질(sclerotic
dentin)은 표면에 무정형의 구조를 가지고 있으며 무기성분이 많이 포함돼 있어 탈회가 불충분하기 때문에 인산으로 산부식해야 한다. 따라서
이러한 경우에는 SEP 도포전 부가적으로 산부식을 하거나 SEP 시스템 보다는 SPA 시스템이 유리하다.
■ Unifil Bond
(GC, Japan)
■ Clearfil SE Bond (Kuraray, Japan)
■ Tyrian + One Step
(Bisco, USA)
■ AdheSE (Ivoclar Vivadent, Lietenshitein)
3. 제 6세대 (All-in-One system, Single step system)
접착과정이 더욱 단순화돼 한번의 도포만으로
된다. 대개의 경우 2개의 용기에 따로 보관돼 있고 사용직전에 섞어서 도포한다. 기능성 단량체가 물과 결합해 가수분해 하므로서 산성을 띄게
된다. 6세대 역시 자가산부식 형태를 가지므로 5세대의 SEP의 변형으로 볼 수 있으며, 도포-20초경과-건조-광중합 등 일련의 접착과정이
필요하다. 7세대의 경우(i bond; Kulzer, Germany) 단일 용기에 포장돼 있는 것이 특징이다.
■ (Adper) Promp
L-pop (3M ESPE, USA)
■ One-Up Bond (Tokuyama, Japan)
■ Xeno Bond III
(Dentsply, USA)
■ AQ Bond (Sun Medical, Japan)
■ Etch & Prime (Degussa, Germany)
복합레진은 모든 접착제와 같이 사용할 수 있는가?
임상에서 자가중합형 복합레진은 아직도 많은 경우에 사용되는데, 직접 수복재로 사용할 뿐 아니라, 광중합 복합레진의 중합수축과 응력을
감소시키기 위한 베이스, 코어축조용으로 사용되고 있다. 또한 간접수복물의 접착이나 포스트의 접착을 위한 레진시멘트는 자가중합 또는
이중중합(dual cure)의 형태로 이용되고 있다
최근 자가중합 복합레진과 5세대 또는 6세대 접착제간에 심각한 결합력의 감소가 있음이
보고되고 있다. 이에 각종 복합레진과 상아질 접착제간에 나타나는 결합의 문제점과 임상적 지침을 제공하고자 한다.
1. 5세대 one-bottle adhesive와 자가중합형 복합레진과의 호환성
광중합 및 자가중합형 복합레진과 5세대
One-bottle 접착제간에 결합강도 연구에서, 광중합에 대해 자가중합형 복합레진의 상대적인 결합강도는 상대적으로 0%에서 95%에 이르기까지
감소됨을 알 수 있다.
이러한 결과의 원인이 무엇일까? 5세대 One-bottle 접착제에는 산성기능성 단량체가 포함돼 있는데 이들의
종류와 함량에 따라 접착제의 산도는 달라진다<표 1>.
레진이 산소와 접촉하는 표면에서는 미중합층이 반드시 형성되는데 산성모노머가 포함된 접착제에서는 모노머가 잔류해 산성의 미중합층으로 남게 된다. 한편, 자가중합형 복합레진의 개시제는 염기성의 peroxide tertiary amines (BPO; benzoyl peroxide)을 포함하고 있다. 이러한 염기성 개시제와 미중합층내 산성모노머 사이에 래디칼 중합반응 보다는 산-염기 반응(charge-transfer complex)이 우선적으로 일어나므로 자가중합형 복합레진과 One-bottle adhesive의 계면에서 중합반응은 정지되고 결국 미중합층이 남게 돼 결합력의 감소를 유발하게 된다.
2. 6세대 all-in-one adhesive와 자가중합형 복합레진과의 호환성
6세대 접착제는 편리함을 추구하는 치과의사의 요구에
의해 개발됐고 점차 수요가 늘고 있다. 자가산부식을 위해 친수성 및 이온성 산성모노머(Mac-10, Phenyl-P, phosphoric
acidic esters, pyro-EMA)와 함께 용매로서 다량의 물을 포함한다. 단일 과정에 의해 접착되는 6세대 접착제 역시, 자가중합형
복합레진에 대한 결합강도는 더욱 현저하게 저하되는 것으로 보고되고 있다. 6세대 접착제의 자가중합형 복합레진에 대한 결합강도의 저하를 몇 가지
기전으로 설명할 수 있다.
첫째, 5세대 One-bottle system과 마찬가지로 산성모노머와 염기성 개시제간에 산-염기 반응에 의한
중합반응이 정지되는 것이다. 6세대 접착제는 기능성 모노머를 보다 많이 포함하고 있으며 이에 따라 자가산부식 이후에도 높은 산도를 유지하고
있다.
둘째, 접착층은 투과성을 갖는 막과 같은 구조(permeable membrane)를 갖는다. 6세대 접착제와 광중합형 복합레진을
충전한 후 시간 간격을 두고 광중합했을 때, 지연중합에 따른 결합강도는 현저히 감소된다. 이러한 경우는 임상에서 간접수복의 접착시 수복물을
와동내 위치시킨 후 여분의 레진을 제거하거나 맞추는 과정에서 광중합의 지체에 의해 발생할 수 있다.
셋째, 자가산부식의 경우 도말층과 함께
표층상아질이 용해돼 고농도의 무기이온이 표면에 존재한다. 또한 수용성/친수성 레진단량체 및 용해된 교원질 등에 의해 접착층의 이온농도가
상승한다. 이 때 접착제에 포함된 물과 상아질내 물이 삼투압 현상에 의해 접착층으로 이동하게 돼 “osmotic blister"가 형성된다.
이러한 현상을 Tay 등은 전자현미경을 통해 확인했고 이를 “Water-tree effect"라 표현한다.
3. 임상적 고찰
레진 시멘트에 대한 일부 상아질 접착제의 결합력에 있어서 심각한 문제를 나타내고 있다. 현재까지 보고된 문제점은
이들 복합레진과 접착제간에 비적합성(incompatibility)이며 이를 정리하면 <표
2>와 같다.
임상 결과에 영향을 미치는 변수들
1. 치아 기질
(1)법랑질
법랑질은 상아질에 비해 고도로 광화된 기질이며 특히 삭제하지 않은 법랑질 표면은
무정형(aprismatic enamel) 구조를 갖는 경우가 많으며, 탈회가 충분하게 일어나기 힘들다. 삭제하지 않은 법랑질에 자가부식 접착제의
미세인장 결합강도는 4세대 접착제나 5세대 one bottle system에 비해 상당히 낮다. 그러므로 삭제하지 않은 법랑질과 경화 상아질에는
자가 부식 접착제의 사용전에 37% 인산을 사용해 부가적으로 산부식할 것이 추천된다.
(2)상아질
상아세관은 심부 상아질로 갈수록 직경과 면적이 크다. 심부상아질로 갈수록 투과성이 높아져 결합강도가 감소한다. 또한
상아질의 상태가 결합강도에 영향을 미칠 수 있는데, 이환 상아질(caries-affected dentin)이나 마모된 상아질의 경우 그 표면이
고도로 광화된 경화성 상아질(sclerotic dentin)이므로 접착이 어려워진다. 이러한 경우 임상적으로 접착을 증진시키기 위해, 부식
시간을 늘리거나, 더 강한 산을 사용하거나, 기계적으로 제거하거나, 자가부식형 접착제를 사용하지 않을 것을 추천한다.
2. 악궁
하악의 경우, 상악에 비해 방습이 어렵고 치아 굴곡 효과가 높아 접착의 효율이 떨어질 수 있다. 타액 오염으로 인해
결합강도는 상당히 감소한다. 그러므로, 러버댐에 의한 방습이 필수적이라 할 수 있겠다.
3. 임시 수복물의 영향
ZOE cement내의 eugenol은 레진 기질내에서 radical scavenger로 작용해 접착제와
복합레진의 중합을 방해하고, 복합레진의 가소제 역할을 해 물성을 떨어뜨린다. 또한 euginol은 상아질로부터 칼슘을 유리시키고, 상아질내로
레진의 침투를 방해한다.
4. 병소의 상태
나이가 들면 상아질내 교원섬유가 보다 더 치밀해지고 광화가 진행되기 때문에 치아의 탄성계수는 증가하게 된다. 그러나
접착의 효율성은 치아의 연령보다는 병소가 구강내에 노출된 시기가 더 문제가 된다. 즉, 오랜 기간 진행된 치경부 마모증의 경우 표면이 과광화돼
내산성을 가지므로 산부식이 어렵고 접착제의 침투가 용이하지 않다.
5. 병소의 위치
유치보다는 영구치의 결합강도가 높다. 상아질의 조성과 상아세관의 분포 및 방향으로 인해 치관부 상아질 보다는 치근부
상아질이 접착에 불리하다. 근관치료를 한 경우 결합강도는 정상상아질 > 치수강 측면의 상아질 > 치수강 저면의 상아질 순으로
나타난다.
6. 접착제의 두께
상아질 접착제는 수복재와 상아질의 결합 역할뿐 아니라 외력이나 복합레진의 중합수축에 의한 내부응력이 발생한 경우
혼성층을 포함하는 접착층이 응력을 흡수하고 완충하는 역할을 하게 된다(elastic bonding concept). 많은 상아질 접착제에 필러를
포함시키는 이유는 접착제의 강화뿐 아니라 점도를 증가시켜 접착층을 두껍게 하려는 의도가 있기 때문이다.