착색 용액을 적용한 치과용 유색 지르코니아의 색 안정성과 용출 성분 평가

Abstract

치과용 수복물의 색조는 심미성 재현에 매우 중요하다. 백색의 불투명한 지르코니아는 치과용 보철물로 적용되는 경우 자연치 색조 재현이 부족하여 완벽하게 심미성을 발휘할 수 없는 단점이 지적되고 있다. 따라서 심미성이 요구되는 보철물 제작 시 주변 자연치와 적절한 색조 조화를 맞출 수 있는 유색 지르코니아의 필요성이 요구되고 있는 상황이다. 색조를 부여하지 않은 백색 지르코니아는 화학적 안정성과 생체적합성이 우수한 것으로 알려져 있지만, 유색 지르코니아의 경우에는 적용한 착색제 성분에 대한 정보뿐 아니라 착색제 성분의 용출 등에 관한 연구는 아직 보고된 바 없다. 본 논문에서는 현재 임상에서 사용되고 있는 다양한 착색 용액을 적용한 유색 지르코니아를 대상으로 용출 성분을 분석하고, 유색 지르코니아의 색 안정성을 평가하고자 하였다. 현재 지르코니아 착색 용액으로 사용되고 있는 제품 중에서 A2 색조를 재현하는 착색 용액 6 종을 대상으로 시험하였다. 4 종 (AQU, BRU, DMA, LAV)의 착색 용액은 주요 금속 성분 (Fe, Tb, Mn, Cr, Ni, Er 등)을 제조사가 MSDS에 명시하였지만, RAI와 INC의 경우에는 착색 용액의 성분에 대한 정보는 제시하지 않았다. 3Y-TZP 분말 (Acucera, Korea)을 27,000 psi의 CIP 압력을 가하여 원판형 시편으로 성형한 green state 지르코니아 블록을 전기로에 넣고 가열한 다음 970 ℃에서 2 시간 유지하여 부분 소결한 시편을 제작하였다. 부분 소결한 지르코니아 표면에 제조사의 설명서에 따라 착색 용액을 적용한 후 건조시킨 다음 전기로에서 2 시간 동안 1,500 ℃까지 승온하여 2 시간 유지한 다음 상온까지 전기로 내에서 냉각시켜 최종 시편을 제작하였다. 착색 용액으로 처리한 지르코니아 시편을 X-선 회절 분석기로 결정 구조 변화를 관찰하였다. 착색 처리한 지르코니아 시편의 용출 성분 분석은 치과용 세라믹 재료의 요구 사항 및 이에 상응하는 시험 방법을 규정하고 있는 ISO 6872:2008을 참고하였고, ICP-AES와 ICP-MS로 초산 용액에 용출된 금속 성분을 분석하였다. 착색 처리한 지르코니아 시편의 색 안정성 평가는 시편을 빛과 수분에 일정시간 노출한 후 색 안정성을 시험하는 방법을 규정하고 있는 ISO 7491:2000에 따라 실시하였는데 색 계측기로 색 계수 (CIE L*a*b*)를 측정하여 색 변화 (ΔE)를 계산하였다. 대부분의 실험군에서 착색 용액 적용에 따른 지르코니아 결정상의 변화 또는 다른 금속상의 추가 피크는 볼 수 없었지만, INC군에서는 작은 이트륨 (Y) 피크가 관찰되었다. 용출 성분 분석 결과 모든 실험군에서 Fe와 Y 성분이 검출되었는데, INC군에서 가장 많은 Y 성분이 검출되었다. 또한 착색 용액의 구성 성분에 따라 미량의 Er, Cr, Mn 및 Ni 등의 성분이 검출되었다. 초산 용액 (80 ℃)에서 16 시간 동안 용출시킨 시편의 색 계수 (CIE L*a*b*)를 측정한 결과 용출시험 후에도 지르코니아의 유의한 색 변화 (ΔE = 0.058 - 0.689)는 관찰되지 않았다. 가속시효시험기에서 24 시간 동안 처리한 시편의 색 계수를 측정한 결과 L* 값은 증가하며 밝아지는 경향을 보였고, a* 값은 약간 증가하는 양상을, b* 값은 특정한 변화 경향을 보이지 않았다. 대조군의 색 변화 (ΔE)는 0.56이였으며, BRU군이 1.61으로 가장 많은 색 변화를 보였고, RAI군은 1.26, INC군은 1.16, DMA군은 1.01, AQU군은 0.60, LAV군은 0.52를 보여 육안으로 구별이 가능한 유의한 색 차이를 감지할 수 있는 변화는 없었다.