-Enrico Steger
1. 도입
본 연구는 치과에서 볼 수 있는 3가지 다른 재료, 즉 치아 법랑질과 치과용 세라믹 (지르콘쟌 ICE Zirkon), 지르콘쟌 프레타우 지르코니아의 표면과 압입체 (indenter)의 마모도 측정 방법에 대한 것이다.
알다시피, 치아의 마모란 치아 표면에서 작용하는 외부의 기계적인 힘에서 비롯된 치아 구조물의 상실이다. [참고 1-2]
법랑질 마모의 다양한 원인이 연구되었고 소구치의 일반적인 마모는 1년에 약 15-20 ?m 라고 보고되었다. [참고 3]
여러 연구센터들은 치과 재료의 기계적인 특성을 측정하기 위한 특별한 방법과 장치들을 개발해왔다. 이러한 연구들의 결과는 현존하는 재료를 더 잘 이해하고 새로운 재료를 개발할 때 이해를 얻기 위해 매우 중요하다. [참고 4-6]
이전의 시험에서는 개량된 Minimet 폴리셔를 사용하여 테스트함으로써 상업용 세라믹에 대한 법랑질의 마모를 연구했다. 마모도에 대한 수치도 보고되었고 이러한 현상의 원인 중 하나가 표면 피니싱과 그 재료들의 다공성에 있다는 것을 찾아냈다. [참고 6]
이 실험의 목적은 치과계에서 사용되는 이 두 재료의 마모 효과를 수량화하고 비교할 뿐 아니라 자연치아에 대한 마모 효과를 비교하는 것이다.
2. 방법론
치아의 마모 효과를 재현하기 위해 그림 1과 2와 같이 2가지 마모 시스템을 제작했다. 각각의 마모 시스템은 8,400rpm에서 작업하도록 세팅된 폴리싱 머신을 사용하여 만들어졌다 (그림 1의 a 참고). 샘플 표면 위에 48.5N (5kg)의 마지막 힘의 모멘트를 만들어내기 위해 각 시스템 위에 2개의 덩어리가 기계의 양쪽에 위치해 있다(그림 1의 b 참고). 이것은 하중에 의한 변형을 피하고 재료의 다공성과 표면 구조에 의한 마모를 발생시키기 위해 선정되었다. 압입체를 냉각하기 위해 수면 속에서 압입체 (그림 1의 c)와 샘플 (그림 1의 d) 사이에 마모가 생기게 하는 방식으로 했고 물로 채워진 정육면체, 워터 큐브 (그림 1의 e)가 준비되었다.
3. 샘플 준비
그림 3에서 보듯이, 압입체 (그림 3의 a)와 3가지 다른 종류의 샘플이 준비되었다. 첫번째 샘플 (그림 3의 b)은 자연 치아, 두번째는 지르콘쟌 ICE 세라믹 (그림 3의 c), 그리고 세번째는 지르콘쟌의 프레타우 지르코니아 샘플이다(그림 3의 d). 평편하고 완전한 접촉면을 얻기 위해 3가지 샘플 모두를 폴리싱하였다. 각 재료의 마모 성질을 조사하기 위한 실험이므로 샘플들을 글레이징하지 않았다. 사실 글레이징된 표면은 재료 성질의 측정을 부정확하게 할 수도 있다.
4. 압입체
그림 4에서 보듯이, PMMA (Poly methyl methacrylate)로 만든 직경 8mm의 압입체를 준비하였다. 압입체는 PMMA로 정교하게 만들어졌다. 이 재료가 내수성이 있고 균질성이 높기 때문이다. 이러한 특성은 시험 시 재료가 본래의 면적을 시험 내내 잘 보존하고 측정의 정확도를 더 높일 수 있다.
5. 결과
각각 6시간 동안 작업이 수행됐는데 이는 대략 3,024,000번의 사이클과 동등하다. 표 1에 포함된 정보가 테스트 결과를 보여준다.
*3,024,000번의 사이클과 같음
이 수치들은 지르콘쟌의 프레타우 지르코니아 샘플이 PMMA 압입체에 마모를 일으키지 않았다는 것을 보여줬다. 반면에, ICE 지르코니아 세라믹은 평균 28 ?m, 자연치아는 10 ?m의 마모를 PMMA 압입체에 일으켰다. 그림 6은 각 샘플에 의해 PMMA 압입체에 발생된 마모 효과의 도해도를 보여준다.
이번 연구에서 지르콘쟌 프레타우 지르코니아는 마모를 일으킬 수 있는 다공성이 전혀 없는 특성으로 인해 평균 제로의 마모를 발생시키는 것을 보여주었다. 반면에, 자연치아는 10 ?m의 마모를 발생시킨다. 게다가 ICE 세라믹은 자연치아보다 2.8배 더 마모성이 있는 것으로 나타났다.
이번 연구서에서 보여지는 결과는 예비의 내용이다. 지르콘쟌은 실험된 재료들의 마모성에 대한 과학적 데이터를 추가적으로 제공하기 위해 앞으로도 계속 연구에 참여할 것이다.
7. 참고
[1] Emili Cuenca Sala, Pilar Baca Garc?a, “Odontolog?a preventiva y comunitaria.
Principios, m?todos y aplicaciones” 3ª Edici?n. Cap?tulo 11, Alteraciones del
esmalte.2005
[2] Professor Stuart Burguess, Dr. Kazem Alemzadeh, Dr. Anthony Ireland, Dr.
Andrew Harrison, Mr. Daniel Raabe and Ms. Lin Wang . “The Chewing Robot: a
new biologically-inspired way to test dental materials. Design and nature”.
University of Bristol, 2008.
[3] M. Addy, R.P. Shellis, “Interaction between Attrition, Abrasion and Erosion in
Tooth Wear, Applied Clinical Research Group, Bristol University Dental School,
UK.2006
[4] Tom Simonite, “Dental Robot Chews over a Toothy Problem”. June 2007.
http://www.newscientist.com/article/dn12152-dental-robot-chews-over-a-toothyproblem.html
[5] Raabe D, Alemzadeh K, Harrison AL, Ireland AJ. “The chewing robot: a new
biologically-inspired way to evaluate dental restorative materials.” Department of
Mechanical Engineering, University of Bristol, University Walk, BS8 1TR, Bristol,
UK. D.Raabe05@bris.ac.uk. 2009
[6] John Burgess, D.D.S., M.S., Deniz Cakir, D.D.S., M.S., “Tooth wear against
ceramic”, School of Dentistry UAB, 29 Jan 2010
Steger Method, 치아 마모도의 측정
