Bond Strength of a GPDM-Based Self-Adhesive Cement Compared to Conventional Resin Cements on 3D-Printed Crown Material

기술 요약: 3D 프린팅 크라운 재료에 대한 GPDM 기반 자가 접착형 시멘트와 기존 레진 시멘트의 결합 강도 비교

문제 제기
3D 프린팅 영구 수복물의 임상적 성공은 수복 재료와 레진 시멘트 사이의 결합 내구성에 크게 의존한다. 레진 기반 합착 시멘트는 3D 프린팅 재료에 대해 효과적인 것으로 알려져 있으나, 노화(aging) 후 이러한 특정 기질에 대한 기존 방식과 자가 접착 방식 시멘트의 성능을 비교한 데이터는 제한적이다. 본 연구는 3D 프린팅 영구 크라운 재료에 적용된 네 가지 서로 다른 레진 시멘트의 전단 결합 강도(SBS)와 미세 인장 결합 강도(µTBS)를 평가하고 비교할 필요성을 다룬다.

연구 방법
본 연구는 견고한 통계적 검정력 분석(목표 효과 크기 Cohen's f = 0.40, 검정력 = 0.82)을 이용한 in vitro 설계로 진행되었다.

• 시편 제작: 3D 프린팅 영구 크라운 레진(Formlabs Inc.)을 사용하여 SBS 테스트용 정방형 시편(20 mm x 20 mm x 2 mm)과 ExoCAD 소프트웨어 및 Formlabs 3D 프린터를 이용한 원통형 시편(직경 1 mm x 길이 10 mm)을 제작하였다.
• 시멘트 그룹: 네 가지 듀얼 큐어 레진 시멘트 그룹을 테스트하였다:
  • 기존 방식 (C1, C2): 접착제(G-Premio Bond)가 필요한 i-Fix Duo (i-dental) 및 GC-LinkForce (GC Corp.).
  • 자가 접착 방식 (S1, S2): 접착제 없이 적용하는 G-Cem ONE (GC Corp.) 및 Nova Resin (Imıcrly).
• 표면 처리: 600-grit 실리콘 카바이드로 샌드블라스트 처리를 한 후 이소프로필 알코올로 세척하였다.
• 노화: 모든 샘플은 1년의 임상 서비스에 해당하는 열 순환(5–55°C, 10,000 사이클)을 거쳤다.
• 테스트 프로토콜:
  • SBS: 범용 시험기를 사용하여 1 mm/s 속도로 테스트하였다.
  • µTBS: 미세 인장 시험기를 사용하여 0.5 mm/s 속도로 테스트하였다.
• 분석: 파절면은 전자 현미경 및 실체 현미경(x40)을 통해 관찰되었으며, 접착 파절(adhesive), 응집 파절(cohesive), 또는 혼합 파절(mixed)로 분류되었다. 통계 분석은 One-way ANOVA와 Tukey's HSD 사후 검정을 수행하였다.

주요 결과

• 전단 결합 강도 (SBS): 그룹 간 유의미한 차이가 발견되었다 (p < 0.05). Nova Resin (S2)과 GC-LinkForce (C2)가 가장 높은 결합 강도를 나타냈으며, 두 그룹 간에는 통계적 차이가 없었다. 두 그룹 모두 i-Fix Duo (C1) 및 G-Cem ONE (S1)보다 유의하게 높았다. 주목할 점은, 카테고리로서 자가 접착형과 기존 방식 레진 시멘트 시스템 간의 전체적인 결합 강도 차이는 통계적으로 유의하지 않았다는 것이다.
• 미세 인장 결합 강도 (µTBS): 역시 유의미한 차이가 관찰되었다 (p < 0.05). Nova Resin (S2)은 다른 세 그룹에 비해 가장 낮은 µTBS 값을 보였으며, 이는 인장 하중 하에서 유지 저항력이 낮음을 의미한다.
• 파절 분석:
  • SBS: 응집 파절가 가장 흔한 유형이었다.
  • µTBS: 혼합 파절은 접착 및 응집 파절 유형보다 통계적으로 유의하게 적게 나타났다.
  • Nova Resin (S2): 이 그룹은 높은 빈도의 응집 파절을 보였는데, 이는 파절이 계면이 아닌 시멘트 자체 내에서 발생했음을 시사한다.

주요 기여 및 주장
본 연구는 3D 프린팅 기질에 사용되는 특정 레진 시멘트에 따라 결합 강도가 유의하게 달라진다는 것을 확인하여 귀무가설을 기각하였다.

• 화학적 메커니즘: Nova Resin (S2)의 높은 SBS는 그 화학적 조성, 특히 GPDM(glycerol phosphate dimethacrylate)과 4-META 단량체의 존재에 기인한다. 저자들은 이러한 산성 인산 단량체가 지르코니아의 10-MDP 메커니즘과 유사하게 레진 기질과 강력한 화학적 결합을 형성한다고 제안한다.
• 재료 적합성: GC-LinkForce (C2)의 높은 성능은 3D 프린팅 크라운 재료와의 구조적 유사성(Bis-EMA)과 연관되어 있으며, 이는 열 순환 후에도 결합 강도를 더 잘 유지할 수 있게 한다.
• 파절 형태와 강도의 관계: 연구는 파절 유형과 강도 값 사이의 복잡한 관계를 강조한다. Nova Resin (S2)은 가장 높은 SBS를 달성했음에도 불구하고 가장 낮은 µTBS를 기록했다. 저자들은 S2 그룹의 높은 응집 파절율이 계면의 약함보다는 시멘트의 물리적 성질(특히 70%의 높은 충전재 비율과 친수성 dimethacrylate 함량)과 관련이 있다고 제안한다. 응집 파절은 시멘트의 내부적 물리적 강도가 인장 응력 하에서 제한 요소가 될 수 있음을 시사한다.

의의 및 한계점
본 논문은 GPDM 기반 자가 접착형 시멘트(Nova Resin)와 범용 접착제를 사용한 기존 시멘트(GC-LinkForce) 모두가 3D 프린팅 크라운에 대해 전단력에 우수한 저항성을 제공한다고 결론짓는다. 그러나 임상가들은 특히 인장력에 대한 저항이 중요한 짧은 크라운 길이의 수복물에서 Nova Resin의 µTBS 성능에 대해 주의를 기울여야 한다.

저자들은 본 연구 결과의 임상적 적용 가능성에 대해 신중한 입장을 유지한다. 이들은 생물학적 구강 환경(효소 활성, 박테리아 부산물)을 완전히 재현할 수 없다는 점과 단 하나의 3D 프린팅 레진 재료만을 사용했다는 점을 포함한 한계점을 명시적으로 인정하였다. 따라서 본 연구는 in vitro 결과가 유망하기는 하지만, 실제 임상에서의 성능을 확정하기 위해서는 장기적인 임상 시험이 필요함을 강조한다.