Mussel inspired catechol primer for dental zirconia adhesion

Abstract

이 연구는 생물모사된 카테콜 프라이머의 지르코니아에 대한 전처리효과를 알아보기 위한 것이다. 실험을 위해 치과용 지르코니아 표면처리에 사용된 것으로 보고된 bifunctional catechol-methacrylate primer를 이용하였다. 이번 연구를 통하여, 카테콜 프라이머를 적용한 경우가 그렇지 않은 경우와 비교했을 때 전단결합강도가 상당히 우수함을 확인할 수 있었다. Triethylsilyl (TES)-protected (or silylated) catechol-methacrylate 은 유지놀로부터 합성하였고 일련의 조절 과정을 거쳤다. 지르코니아 시편은 소결되지 않은 지르코니아 (yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal) 를 주수 하에 0.15 mm 두께의 다이아몬드 날을 가진 톱으로, 2 mm 두께와 5 mm x 5 mm의 길이와 너비를 갖도록 절삭하여 준비하였다. 그 다음, 시편을 프라이머에 따라 5개 군으로 나누었다 ( Zirconia Liner (ZL), Alloy Primer (AP), Universal Primer (UP), catechol primer (CP), 대조군). 전처리 전 후의 지르코니아 표면을 비교하기 위해 SEM 분석을 진행하였다.전단결합강도실험을 시행하였고 이 결과를 통계적으로 분석하였다.(α = 0.05) 지르코니아 표면에 카테콜 전처리를 한 쪽의 전단결합강도의 평균값과 표준편차가 phosphate와 carboxylate methacrylates를 함유하고 있는 다른 상용 지르코니아 프라이머 보다 높았고, 아무런 전처리를 하지 않은 대조군보다는 3배 높은 수치를 보여주었다. Tukeys test 결과 카테콜 프라이머와 여타 상용 프라이머 사이에 상당한 차이가 있었다 (p < 0.05). 카테콜 프라이머는 다른 프라이머 및 대조군 보다 월등히 높은 전단결합강도 수치를 보였지만, 사후 검정 결과 ZL, AP, UP 사이에는 큰 차이가 없었다. 이번 연구를 통해 생물모사된 카테콜 프라이머는 지르코니아 접착을 위해 현재 널리 사용중인 타 프라이머 대비 우수한 본딩력을 보여주었다. 카테콜 프라이머는 지르코니아에 대한 높은 본딩력을 갖고 있으면서도 그 적용이 어렵지 않기 때문에 지르코니아를 치과영역에서 사용하기 위해 필요한 전처리법을 개발하는 데 있어 좋은 방법이 될 수 있다.

The aim of this study is to investigate bioinspired surface priming of catechol to zirconia. In this study, I used a bifunctional catechol-methacrylate primer, that has been reported previously to treat the surface of dental zirconia. Using the catecholic primer, in this study, we demonstrate a significant improvement in the knife shear bond strength compared to untreated surfaces.

Triethylsilyl (TES)-protected (or silylated) catechol-methacrylate was synthesized from eugenol and modified. The zirconia specimens were obtained by cutting presintered zirconia frames: yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal, using a water cooled diamond saw with a 0.15 mm thick diamond blade to 2 mm thickness and 5 mm length x 5 mm width. The specimens were then divided into five groups according to the types of used primers - Zirconia Liner (ZL), Alloy Primer (AP), Universal Primer (UP), fresh Catechol primer in methanol degassed and purged with argon, and control. SEM analysis was conducted for the primed and the non-primed zirconia surfaces. The knife-edge shear bond test was performed. The results were statistically analyzed (α = 0.05).

The means, standard deviations of the knife-edge shear bond strengths of catechol primer on zirconia surface was higher than commercial zirconia primers containing phosphate and carboxylate methacrylates (ZL, AP, UP) and three times stronger than the control without any primer. The Tukeys test showed significant differences (p < 0.05) between CP and the each commercial primer. While CP showing significantly higher shear bond strength, the Tukeys post hoc analysis indicated that there was a similarity between ZL, AP, and UP.

I have then validated the superior bonding performance of the bioinspired primer to zirconia, compared to several popular commercially available dental zirconia primer. Considering the catecholic primers higher strength and ease of application, this priming strategy is well poised for further development in dental applications requiring bonding to zirconia.