사전 혼합 및 분말-액체 미네랄 삼산화물 골재와 다양한 유리 아이오노머 시멘트 간의 결합 강도 평가: 체외 연구

요약

여기에서는 삼산화광물 골재의 두 가지 제형(분말-액체 및 사전 혼합)과 두 가지 유형의 글라스 아이오노머 시멘트(기존 및 수지 변성) 사이의 단기 결합 강도를 평가하는 시험관 내 연구를 제시합니다.

초록

이 연구는 기존의 글라스 아이오노머 시멘트(CGIC) 및 수지 변성 글라스 아이오노머 시멘트(RMGIC)에 대한 사전 혼합 및 분말-액체 형태의 삼산화광물 골재(MTA)의 결합 강도를 비교 평가하는 것을 목표로 합니다.

60개의 시험편을 준비하여 사용된 MTA 유형과 글라스 아이오노머 시멘트의 조합에 따라 4개 그룹(n = 15)으로 나누었습니다. MTA 배치 및 표준화된 15분 설정 기간에 따라 제조업체의 지침에 따라 글라스 아이오노머 재료를 도포했습니다. 전단 결합 강도 시험은 만능 시험기를 사용하여 수행되었으며 고장 모드는 실체 현미경으로 분석되었습니다.

RMGIC와 결합된 분말-액체 MTA는 가장 높은 결합 강도를 나타냈습니다(p < 0.001). RMGIC는 두 MTA 형태 모두에 대해 CGIC보다 훨씬 더 높은 결합 강도를 보였습니다. 고장 모드 분포의 통계적으로 유의미한 차이는 사전 혼합 MTA 그룹에서 관찰되었습니다(p = 0.020).

연구 결과는 MTA의 물리적 형태와 아이오노머 시멘트의 화학적 조성이 결합 강도에 상당한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 더욱이, 고장 모드의 분포는 그룹마다 달랐습니다: 응집력 고장은 사전 혼합 MTA-RMGIC 그룹에서 우세한 반면, 혼합 및 접착 고장은 CGIC에서 더 일반적이었습니다. 이러한 결과는 RMGIC와 결합된 분말-액체 MTA가 가장 안정적인 접착력을 제공하며 내구성 있는 접착이 필요한 임상 시나리오에서 선호될 수 있음을 시사합니다.

서론

필수 치수 치료(VPT)는 일반적으로 우식 병변이나 외상성 부상과 같은 요인으로 인해 손상된 치수 조직의 구조적 무결성을 보존하는 것을 목표로 하는 치료 개입입니다. VPT는 신체의 고유한 치유 및 복구 메커니즘을 지원하여 건강한 치수 조직을 보존하는 능력으로 인해 현대 근관치료의 초석이 되었습니다. 이러한 치료 개입은 치수의 고유한 세포 복구 메커니즘을 전제로 합니다 ^1,2. 결과적으로, 이 환경에서 치과 재료의 활용은 잔여 치수 세포에 의한 경조직 형성 촉진, 노출 부위의 밀봉, 치수 활력 보존에 도움이 되는 환경 조성을 전제로 합니다. 따라서 VPT에 사용되는 재료는 생체 적합성 및 생체 활성을 포함한 기본적인 생물학적 원리를 준수해야 합니다. 또한, 치수 줄기 세포의 증식을 촉진하고 치수 치유를 촉진하는 것이 필수적입니다³.

삼산화광물 골재(MTA)는 포괄적인 생물학적 특성으로 인해 VPT에서 선호되는 재료입니다 ^4,5,6,7. 연구에 따르면 MTA는 치수 치유를 촉진하고 상아질 형성을 촉진하며 장기적인 밀봉 능력을 나타내는 것으로 나타났습니다. MTA는 생체 적합성, 항균 활성, 치수 무결성 및 생리적 기능을 보존하는 능력, 치수와 접촉 시 조직 재생을 유도하는 능력, 세포 독성 효과가 없는 등 몇 가지 유리한 특성을 갖는 것으로 입증되었습니다⁸. 그러나 MTA의 분말-액체 제형은 작업자 의존적 혼합으로 인한 분말-액체 비율의 변화 및 세척 저항 감소를 포함하여 특정 단점을 나타냅니다⁹. 이러한 한계를 해결하기 위해 퍼티 형태의 사전 혼합 MTA 제품이 도입되었습니다. 이러한 제품은 최적의 일관성과 비율을 나타내는 즉시 사용 가능한 제형이 특징입니다. 이러한 미리 혼합된 MTA 재료는 모든 기존 MTA 응용 분야에 적합한 것으로 간주되며 표준화된 구성으로 인해 세척 위험을 줄이는 것으로 알려져 있습니다 ^9,10.

VPT의 효능은 생체 재료와 수복 재료 사이의 밀봉 무결성에 따라 달라집니다. 따라서 생체 재료와 수복 재료 사이의 강력한 결합을 달성하는 것은 박테리아 미세 누출을 최소화하고 유리한 장기 예후를 보장하는 데 중요합니다 ^4,11. 임상적 관점에서 MTA가 VPT에 사용되는 경우 일반적으로 글라스 아이오노머 시멘트 또는 복합 수지⁷로 즉시 덮습니다. 수지 변성 글라스 아이오노머 시멘트(RMGIC)는 기존 글라스 아이오노머 시멘트(CGIC)에 비해 작업 시간 연장, 빠른 응결, 접착력 향상 등 여러 가지 장점을 나타냅니다. 또한 RMGIC는 작업자 의존 기술에서 널리 퍼진 관심사인 분말 대 액체 비율의 변화에 대한 탄력성을 보여줍니다^12,13. 그러나 유리 단량체의 존재를 감안할 때 RMGIC의 생체 적합성은 CGIC의 생체 적합성보다 열등한 것으로 간주될 수 있습니다¹³. RMGIC는 빠른 경화 시간과 우수한 기계적 강도로 인해 교합 응력을 받는 구치부 수복물이나 수분 조절이 부분적으로 손상되는 임상 시나리오에 특히 적합합니다. 반대로, CGIC는 불소 방출 및 생체 적합성으로 인해 자궁경부 병변, 치근 표면 수복물 및 우식 위험이 높은 환자에게 유리합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 재료의 채택은 특정 제한 사항에 의해 제한될 수 있습니다: RMGIC는 중합 수축이 발생하기 쉽고 빛 접근이 제한된 영역에서 경화가 불충분할 수 있는 반면, CGIC는 기계적 강도가 낮고 내마모성이 감소할 수 있습니다¹⁴.

MTA와 다양한 위에 있는 수복 재료 사이의 결합 강도에 대한 수많은 연구가 수행되었음에도 불구하고 결과는 일관되지 않은 것으로 입증되었습니다 15,16,17,18. 그러나 현재까지 글라스 아이오노머 시멘트의 조성 및 제형이 결합 강도에 미치는 영향을 구체적으로 평가한 연구는 단 한 건뿐입니다. Ergül et al.이 수행한 연구에서는 글라스 아이오노머 시멘트 유형의 효과를 조사했지만 한 가지 형태의 MTA만 활용되었으며 MTA 제형의 잠재적 영향은 고려되지 않았습니다⁴. 본 연구의 목적은 MTA의 분말-액체 및 사전 혼합 형태와 두 가지 유형의 글라스 아이오노머 시멘트(기존 및 수지 변성 시멘트) 사이의 결합 강도를 평가하는 것입니다. 연구의 초기 가설은 미리 혼합된 MTA가 글라스 아이오노머 시멘트와 함께 사용될 때 우수한 결합 강도를 나타낼 것이라고 가정합니다. 두 번째 가설은 두 가지 형태의 MTA에 대해 수지 변성 글라스 아이오노머 시멘트가 기존 글라스 아이오노머 시멘트에 비해 더 높은 결합 강도를 나타낼 것이라고 가정합니다.

프로토콜

참고: 이 시험관 내 연구는 인간 또는 동물 피험자가 관련되지 않았기 때문에 윤리적 승인이 필요하지 않았습니다. 이 연구는 헬싱키 선언의 원칙에 따라 수행되었습니다.

1. 샘플 준비

참고: 표본 크기 계산은 효과 크기 0.40, α = 0.05 및 검정력 = 0.80을 기반으로 하여 그룹당 최소 10개의 표본을 생성했습니다. 통계적 신뢰성을 높이기 위해 그룹당 15개의 샘플을 사용했습니다.

1. MTA 재료를 담기 위해 직경 4mm, 깊이 3mm의 원통형 캐비티가 있는 총 60개의 표준화된 금속 링을 사용합니다( 그림 1 참조).
2. 분말-액체 MTA의 적용
   알림: 제조업체는 최적의 취급 특성과 물리적 강도를 얻기 위해 분말과 액체 성분을 부피 비율 1:1로 혼합할 것을 권장합니다.
   1. 깨끗한 유리판 위에 분말을 놓고 멸균 점적기를 사용하여 공급된 액체를 점차적으로 추가합니다. 균일하고 퍼티와 같은 농도가 될 때까지 금속 주걱으로 30-60초 동안 구성 요소를 혼합합니다.
   2. MTA 캐리어를 사용하여 혼합된 재료를 표준화된 캐비티로 운반합니다.
   3. 기포가 섞이지 않도록 플러거로 부드럽게 압축하십시오.
3. 프리믹스 MTA의 적용
   1. 주사기에 부착된 일회용 캐뉼라를 사용하여 재료를 구멍에 직접 분배합니다.
   2. 플러거를 사용하여 재료가 캐비티에 적절하게 적응하고 압축되도록 합니다.
4. 경화를 촉진하기 위해 증류수에 적신 면 펠릿을 재료 위에 놓습니다(15분).
   참고: 문헌에 보고된 바와 같이, 습한 조건은 MTA의 계면 적응 및 결합 특성을 향상시키는 반면, 건조한 조건은 이 과정에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다¹⁹.

2. 시멘트 도포

1. 금형 위치 지정 및 표면 표준화
   1. MTA 재료의 초기 설정 후 내부 치수가 직경 2mm, 높이 2mm인 원통형 실리콘 몰드를 MTA로 채워진 캐비티 위에 조심스럽게 배치합니다.
2. CGIC 신청
   1. 제조업체가 지정한 분말 대 액체 비율 2.5:1 중량(분말 1스쿱 대 액체 2방울)에 따라 제공된 스쿱과 스포이드를 사용하여 깨끗하고 건조한 혼합 패드에 분말 및 액체 성분을 분배합니다
   2. 부드럽고 균질한 농도가 될 때까지 플라스틱 주걱으로 30-45초 동안 원을 그리며 구성 요소를 혼합합니다.
   3. 기포 포함을 최소화하기 위해 플라스틱 충전 장비를 사용하여 혼합된 재료를 설정된 MTA 표면 위에 위치한 금형 캐비티로 즉시 옮깁니다.
   4. 금형을 제거하기 전에 재료가 실온에서 6분 동안 자체 경화되도록 하십시오.
3. RMGIC의 적용
   1. 제공된 사전 로드된 주사기와 일회용 캐뉼라를 사용하여 RMGIC를 금형에 직접 분배합니다.
   2. 공극을 방지하고 MTA 표면에 완벽하게 적응할 수 있도록 합니다.
   3. 1000mW/cm² 강도의 LED 경화광을 사용하여 20초 동안 재료를 중합하고 광경화 팁을 재료 표면에서 약 1-2mm 떨어진 곳에 고정합니다.
4. 검체를 가습 인큐베이터로 옮기고 37°C 및 100% 습도에서 24시간 동안 보관하여 구강 내 상태를 시뮬레이션하고 기계적 테스트 전에 완전한 재료 숙성을 허용합니다.

3. 만능 시험기를 이용한 전단 결합 강도 시험

1. 시험하기 전에 만능 시험기를 켜고 연결된 제어 컴퓨터에서 운영 소프트웨어를 실행하십시오.
2. 적절한 로드셀(1000N 용량)을 설치하고 시스템 소프트웨어가 자동으로 교정하도록 합니다.
   알림: 맞춤형 스테인리스 스틸 지그는 시편을 단단히 고정하기 위해 장치의 하단 고정 플랫폼에 장착되었습니다. 지그는 측면 이동을 방지하고 힘이 MTA-유리 아이오노머 인터페이스에 접선 방향으로 가해지도록 특별히 설계되었습니다.
3. 금속 끌 모양의 블레이드(너비 2mm, 두께 0.5mm)를 시험기의 상부 가동 크로스헤드에 부착하고 블레이드 가장자리를 각 샘플의 인터페이스 수준에서 수평으로 정렬하여 균일한 전단력을 가합니다.
   참고: MTA와 글라스 아이오노머 시멘트 사이의 결합 계면이 노출되고 끌 날과 평행하게 정렬되도록 각 시편을 지그 내에 배치했습니다. 정렬은 육안으로 검증되고 수동으로 조정되어 인장 또는 압축 구성 요소를 도입하지 않고 적용된 하중이 접착 인터페이스에 엄격하게 전달되도록 했습니다.
4. 적절하게 보호되면 테스트 머신의 소프트웨어 인터페이스에서 테스트 프로토콜을 시작합니다.
5. 크로스헤드 속도를 국제 표준(예: 치과용 접착제 테스트의 경우 ISO 29022²⁰)에 따라 1mm/min으로 설정합니다.
6. 장치를 시작하고 접착 실패가 발생할 때까지 끌 날 을 통해 시편에 점진적인 전단력을 가합니다.
7. 분리 순간 최대 하중 값(뉴턴)을 자동으로 기록합니다.

4. 데이터 수집 및 계산

1. 기록된 힘(N)을 결합 표면적(mm²)으로 나누어 메가파스칼(MPa) 단위의 전단 결합 강도를 얻습니다.
2. 테스트 소프트웨어에서 모든 측정값을 내보냅니다.
3. 고장 모드 분석
   1. 20배 배율의 실체 현미경으로 각 분리된 표본을 검사합니다.
   2. 실패 유형을 다음과 같이 분류합니다. MTA-GIC 인터페이스에서의 접착제 분리; MTA 또는 GIC 자체 내의 응집력 실패; 혼합 - 둘 다의 조합( 그림 2 참조).
   3. 두 명의 독립적인 평가자와 함께 분류를 수행하고 의견이 일치하지 않는 경우 합의에 도달하기 위해 세 번째 평가자와 상의합니다.

5. 통계 분석

1. IBM SPSS Statistics v29를 사용하여 분석을 수행하십시오. 데이터 정규성을 시각적으로나 통계적으로 평가합니다.
2. 연속 변수의 중앙값 및 사분위수 범위와 범주형 변수의 빈도 및 백분율을 보고합니다.
3. Mann-Whitney U 검정을 사용하여 연속 변수를 비교하고 범주형 변수에 카이제곱 검정을 적용합니다. 5%의 제1종 오류 수준을 통계적으로 유의한 것으로 간주합니다.

결과

MTA 표면에서 글라스 아이오노머 시멘트가 분리되는 순간에 측정된 힘 값의 분포는 표 1 에 나와 있습니다. 수지 변성 글라스 아이오노머 시멘트와 분말-액체 MTA를 결합한 그룹에서 가장 높은 평균 힘이 기록된 반면, 가장 낮은 평균 힘은 기존 글라스 아이오노머 시멘트와 미리 혼합된 MTA를 결합한 그룹에서 관찰되었습니다. 별도로 평가했을 때, 분말-액체 MTA의 결합 강도 값은 두 글라스 아이오노머 시멘트 그룹에서 미리 혼합된 MTA의 결합 강도 값보다 높았습니다(p < 0.001). MTA의 형태를 기반으로 두 MTA 유형을 비교한 결과, 수지 변성 글라스 아이오노머 시멘트는 두 MTA 유형 모두에 대해 기존 글라스 아이오노머 시멘트보다 훨씬 더 높은 결합 강도를 나타낸 것으로 나타났습니다(분말-액체 MTA의 경우 p = 0.019, 사전 혼합 MTA의 경우 p = 0.037).

재료의 고장 모드 분포는 표 2에

토론

위에 있는 글라스 아이오노머 시멘트에 대한 MTA의 접착력은 여러 요인의 영향을 받습니다. MTA 표면에 존재하는 금속 산화물은 글라스 아이오노머 매트릭스와 강한 화학 결합을 형성하는 능력이 있습니다. 또한, 표면 다공성의 존재는 사용 가능한 표면적을 증가시켜 미세기계적 유지를 향상시킵니다⁴. 본 연구에서 평가된 미리 혼합된 MTA에는 규산삼칼슘, 규산이칼슘, 알루미네이트 삼칼슘, 산화칼슘, 산화지르코늄, 산화규소, 폴리에틸렌글리콜 및 산화철을 포함하는 제형이 포함되어 있습니다. 대조적으로, MTA의 분말 형태에는 산화칼슘, 하이드록시아파타이트, 산화규소, 산화철, 산화알루미늄, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화마그네슘, 인산칼슘 산화물, 산화비스무트 및 산화지르코늄이 포함되어 있습니다. 두 글라스 아이오노머 시멘트 그룹에서 미리 혼합된 MTA와 비교하여 분말-액체 MTA에 대해 관찰된 상당히 높은 결합 강도 값은 각각의 제형에 존...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
바이오 MTA +	Cerkamed, 폴란드	1703251	폐쇄용
BIO-C 수리	Angelus, 브라질	77418	폐쇄용
유리 라이너	WP Dental, 독일	241328	밀봉용
금속 블록	모야 얍? 시장, Sanliurfa, 터키	ST00103	시료 전처리용
복원+	D-Tech, 인도	RC030424	밀봉용
SPSS v29	IBM SPSS Corp, 미국 뉴욕주 Armonk	https://www.ibm.com/products/spss-statistics	통계 분석
실체현미경	라이카 MZ 7.5, 라이카 마이크로시스템즈, 독일	10450159	실패 유형 식별
만능 시험기	Shimadzu, AGS-X, 일본	C224-E057C	전단 결합 강도 측정용
VALO 무선 LED 경화등	Ultradent, 미국	5941	광중합용