치과용 지르코니아의 입자크기가 복합 레진 시멘트의 접착력에 미치는 영향

Abstract

본 실험에선 치과용 지르코니아의 입자 크기가 복합레진 시멘트(composite resin cement)의 접착력에 미치는 영향을 모델 실험을 통해 연구하였다. 입자 크기가 작고 큰 두 가지 형태의 지르코니아 디스크의 제작을 위해 가 소결(pre-sintered)된 치과용 지르코니아를 1450 oC에서 각각 0.5시간 및 40시간 동안 소결하였다. 그 결과 소결 시간이 짧았던 지르코니아 시편의 평균 입자 크기는 1.37 ±0.15 ㎛였고, 소결 시간이 길었던 시편의 평균 입자 크기는 3.74 ± 0.50 ㎛였다. 소결된 시편은 계면 자유에너지(interfacial free energy)와 복합 레진 시멘트의 접착 강도 측정을 위하여 다이아몬드 및 알루미나 현탁액을 이용하여 균일하게 표면을 연마하였다. 탈 이온수의 접촉각을 통해 측정한 계면 자유에너지는 작은 입자 크기를 갖는 지르코니아의 경우 63.5 ± 4.2 dyne/cm를 보였지만, 큰 입자 크기를 갖는 지르코니아 시편은 52.1 ± 5.5 dyne/cm 값을 보였다. 입자 크기에 따른 레진 시멘트의 접착력 평가를 위해서는 전단 결합 강도 실험 전 50 ㎛ 알루미나 분말로 접착 면을 샌드블라스트 처리한 원통형 스테인리스강과 표면이 균일하게 연마된 지르코니아 디스크 사이에 복합 레진 시멘트를 접착하였다. 이후 화학 경화 촉진을 위해 36.5 oC의 오븐에서 시편을 7일 동안 보관하였다. 복합 레진 시멘트와 지르코니아 사이의 전단 결합 강도는 입자 크기가 작은 지르코니아 시편의 경우 23.0 ± 4.5 MPa, 입자 크기가 큰 지르코니아 시편의 경우 17.5 ± 4.6 MPa의 값을 보였다. 파괴 시험 후 입자 크기가 작은 지르코니아 표면에 남아있는 복합 레진 시멘트의 면적비는 89.7%였고 입자 크기가 큰 지르코니아 디스크 표면에 남아있는 복합 레진 시멘트의 면적비는 61.6%였으며 두 샘플 모두 접착(adhesive) 및 응집(cohesive) 파괴가 혼합된(mixed) 파괴 양상을 보였다. 이상의 모델 실험 결과와 같이 치과용 지르코니아와 복합 레진 시멘트 간의 접착력은 간단히 지르코니아 입자 크기를 줄임으로써 향상시킬 수 있었다. 이 방법은 다른 접착력 증가 방법과 병용 시 상조적(synergistic)인 결과를 보일 수 것으로 기대되고, 지르코니아를 치과용 크라운으로 사용할 때 문제가 되는 복합 레진 시멘트의 낮은 결합력을 증가시킬 수 있는 또 다른 방법이 될 수 있을 것이다.

The effect of grain size of dental zirconia on the adhesion of composite resin cement was newly studied. Disk-shaped dental zirconia samples with small and large grains were prepared by sintering pre-sintered dental zirconia at 1450 oC for 0.5 h and 40 h, respectively. The average grain size of zirconia sample with small grains was 1.37 ± 0.15 ㎛, while that of zirconia sample with large grains was 3.74 ± 0.50 ㎛ after sintering. The sintered disks were successively polished with different grades of diamond and alumina slurries. The surface energies calculated based on contact angle of water were 63.5 ± 0.2 dyne/cm for zirconia samples with small grains and 52.1 ± 5.5 dyne/cm for zirconia sample with large grains. To evaluate the adhesion capacity, composite resin cement was bonded between the zirconia disk and cylindrical stainless steel; the surface of the stainless steel was previously sandblasted with 50 ㎛ alumina powder. Next, samples were kept in a convection oven for 7 d at 36.5 oC to promote the chemical cure and then shear bond test was carried out. As a result, the shear bond strengths between the zirconia disk and resin cement were 23.0 ±4.5 MPa for zirconia sample with small grains and 17.5 ± 4.6 MPa for zirconia sample with large grains. After fracture test, the areal % values of resin cement remaining on the zirconia surfaces were 89.7± 5.9 % for zirconia sample with small grains and 61.6 ± 5.5 % for zirconia sample with large grains. The interfacial failure of the two samples was a mixed mode of adhesive and cohesive fractures. The practical implication of the results is that the adhesion capacity between dental zirconia and resin cement can be improved by simply decreasing zirconia grain size.