생체 활성 유리를 사용한 아크릴 수지의 제조 및 특성 분석

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16624(2022) 이 기사 인용

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본 연구에서는 다양한 종류의 유리를 첨가하여 생리활성 아크릴 소재를 제조하는 것을 목표로 하였다. 시중에서 판매되는 중합 아크릴 수지에 분말 형태의 4가지 유형의 유리를 10% 혼합하여 경화시켰습니다. 샘플의 굴곡 강도, 흡착 및 용해도는 ISO 20795-1:2013에 따라 테스트되었습니다. 시험에 사용된 시료의 수는 총 60개였다. 재료를 pH 4, 7의 인공타액에 넣고 0일, 1일, 28일, 42일 동안 용출하였다. 수집된 샘플은 Ca, P 및 Si 이온을 검출하기 위해 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법을 사용하고 F 이온을 검출하기 위해 이온 크로마토그래피를 사용하여 분석되었습니다. 유리로 변형한 후 얻은 재료는 순수 폴리메틸 메타크릴레이트에 비해 압축 강도가 낮았지만 표준 요구 사항을 충족했습니다. 두 종류의 유리는 ISO 표준에서 정의한 값에 비해 더 높은 용해도 값을 나타냈습니다. Biomin C와 S53P4는 인공 타액에서 42일 후에 각각 Ca, P, Si 이온을 방출했습니다. 10% Biomin C 및 S53P4 유리로 변형된 아크릴 수지는 산성 조건에서 28일 및 42일 동안 Ca 및 P 이온의 귀중한 공급원이 될 수 있습니다.

새로운 대안의 출현에도 불구하고, 아크릴 재료는 여전히 보철 치과에서 가철성 의치 제작에 가장 널리 사용됩니다. 이러한 인기는 특히 치과 기술 실험실에서 장기간 사용하고 처리가 용이하기 때문입니다1,2. 아크릴 소재는 우수한 광학 특성과 생체 적합성이 특징입니다3. 불행하게도 아크릴 수지는 몇 가지 장점 외에도 의치상 부위 내 타액 흐름이 제한되는 등 몇 가지 단점도 갖고 있습니다. 틀니 착용, 음식 섭취로 인해 남은 치아 부위의 타액 흐름이 감소하면 pH가 감소하게 되고, 이는 결국 남은 치아의 치아 변화를 일으키는 요인이 됩니다. 아크릴 소재가 연조직이나 치아와 접촉하는 위치에서 타액 흐름이 방해됩니다4,5. 따라서 아크릴 수지는 생리활성을 높이기 위해 변형되어야 합니다.

과학문헌에서는 '생리활성물질'이라는 용어의 의미에 대해 폭넓게 논의되고 있으나, 2012년 IUPAC(국제순수응용화학연맹) 권고사항에 따르면 '생리활성물질'로 정의되어 있습니다. 특정 생물학적 활동을 유도합니다.” 즉, 살아있는 유기체로부터 반응을 불러일으키는 물질을 생리활성 물질이라고 부를 수 있습니다6.

아크릴 재료를 변형하고 생리활성 재료를 형성하는 기존 전략 중 하나는 은 및 산화티타늄7,8,9,10과 같은 다양한 유형의 나노재료를 추가하는 것입니다. 또 다른 전략은 항생제11 및 클로르헥시딘12,13과 같은 다양한 유형의 의약 물질을 첨가하는 것입니다. 이러한 접근 방식 외에도 다양한 유형의 생체 활성 유리를 사용하면 아크릴 재료를 변형할 수도 있습니다. 이러한 유형의 세라믹은 물의 영향으로 점진적인 가수분해를 거쳐 불소 및 인산염 음이온 또는 칼슘 양이온과 같은 다양한 유형의 이온을 환경으로 방출합니다6. 이 전략은 이미 글라스 아이오노머 시멘트뿐만 아니라 복합재 충진14,15,16,17 및 교정용 접착제18에도 널리 적용되고 있습니다. 알칼리성 양이온은 pH를 증가시키고 불소 음이온은 우식증 억제 효과가 입증되었습니다. 글라스 아이오노머 시멘트의 경우와 같이 용출된 이온은 재석회화 기능을 수행할 수 있습니다17,18,19. 그러나 이들은 더 낮은 pH에서 완전히 가수분해될 수 있으므로 수산화인회석(HA)을 형성할 수 없습니다. HA 형성을 위한 최소 pH 값은 개인에 따라 4.5~5.5입니다.

지금까지 이러한 유리는 글라스 아이오노머 시멘트, 복합재료 및 치약(Biomin)18에 성공적으로 사용되었습니다. 예를 들어, Bioglass 45S5와 S53P4는 1970년대 후반에 처음 합성되었으며 1985년부터 임상에 사용되었습니다21. CaF2를 첨가하면 유리가 불소 이온을 방출할 수 있습니다. 그러나 CaF2를 과도하게 첨가하면 쿠스피딘 및 불화물 이온의 형성을 포함하여 결정상의 결정화가 제어되지 않게 됩니다. 따라서 2015년에는 염소이온을 함유한 Biomin C 유리가 개발되었습니다20. 치과적인 관점에서 클로라파타이트는 물이 존재하면 완전히 HA로 전환됩니다22. Biomin F는 이 테스트에 사용된 불소 유리의 예입니다.