Abstract

골유합의 개념이 소개된 이래 현재 임플란트를 이용한 보철치료는 상실된 치아를 대체하기 위한 예지성 높은 치료방법으로 치과에서 필수적인 치료 목록의 하나가 되었다. 임플란트의 장기적 성공률 은 시술부위의 골조직 상태, 즉 골질과 골량에 의 해 좌우되며, 특히 상악구치부를 포함하여 골질이 불량한 부위에서 기계절삭면(machined surface)을 가진 임플란트 사용시 비교적 높은 실패율이 보고 되었다. 이러한 이유로 골질이 불량한 부위에서 성공률을 높이고 또한 골유합에 필요한 치유기간을 단축하기 위한 임플란트 표면처리에 관해 많은 연구가 이루 어져 왔으며, 이러한 표면처리법은 골유합에 최적 의 표면조도(surface roughness)와 구조를 가진 임 플란트 표면을 형성하는 방법과 임플란트 표면을 생체활성의 물질로 코팅하는 방법의 두 가지의 범 주로 나눌 수 있다. Acid etching, grit-blasting에 의해 마이크론 단위의 표면거칠기가 부여된 임플란 트 는 bone-implant contact과 biomechanical anchorage를 증진하여 기계절삭면을 가진 임플란 트와 비교시 불량한 골조직 환경에서도 비교적 높 은 성공률을 나타낸다. 마이크론 수준에서 상대적 으로 거친 표면은 임플란트의 표면적을 증가시키 고, 골형성 세포의 분화를 촉진하여 결과적으로 임 플란트의 골형성에 유리한 환경을 제공하는 것으로 알려졌다. 임플란트의 골유합에 가장 적합한 표면 조도에 관해서 현재까지 명확히 규정되지는 않았지 만, Wennerberg등은 blasting에 의해 처리된 표면 일 경우 1-1.5㎛의 평균표면조도(Ra)가 골유합에 최적이라고 제시하였다. 하지만 sandblasted/acid etching, titanium plasma spraying에 의해 형성된 임플란트는 Wennerberg에 의해 제시된 Ra값의 범 위를 넘어선 경우에서도 Ra값의 증가에 따라 골조 직과의 부착강도도 증가하는 것으로 나타나 blasted surface이외의 다른 임플란트에도 이러한 개념이 동일하게 적용되지는 않는 것으로 보고되었다. Osseointegration을 증진하는 새로운 임플란트 표면의 개발 -칼슘이온이 결합된 나노구조의 타이타늄 산화막표면 임플란트의 평가- 경북대학교 치의학전문대학원 치주과학교실 조교수 박 진 우 K o r e a n D e n t a l A s s o c i a t i o n 임상가를 위한 특집 218 대한치과의사협회지 제45권 제4호 2007 임상가를 위한 특집 K o r e a n D e n t a l A s s o c i a t i o n 골유합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활 성(bioinertness)의 타이타늄과 골조직과의 능동적 인 반응을 이루기 위해 생체활성의 표면을 부여함 으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법 이 이용된다. 생체불활성의 타이타늄과 타이타늄 합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므 로, 골조직 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생 체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 plasma spraying에 의한 hydroxyapatite코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 하지만 코팅 층의 불균질한 결정조성, 코팅과 타이타늄 계면의 residual stress, 기계물리적 성질의 취약성 등과 함 께 타이타늄 표면에서 코팅이 탈락할 수 있다는 잠 재적인 문제점을 지니며, 특히 상대적으로 골질이 치밀한 부위에서는 사용이 제한된다. 임플란트의 surface topography(표면지형)와 chemistry는 골유합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이다. 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특 성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포 반응 을 유 도 하 고 , 골 유 합 후 골 조 직 과 의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표 면조도와 표면구조를 유지하면서, 부가적으로 골조 직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성 분을 부여하여 골유합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 이루어지고 있다. Ion implantation, 알칼리처리, 양극산화법을 포함한 전기화학적 처리법 등에 의해 칼슘, 불소 이온 등 의 성분과 다공성의 결정성 타이타늄 산화막표면을 부여하는 화학적 표면처리법과 세포부착을 증진하 는 펩타이드와 bone morphogenetic protein같은 biomolecule의 결합을 통해 임플란트 주위의 골조 직 반응을 향상시킬 수 있는 것으로 보고되었다. 특히 최근의 연구에서 칼슘이온이 결합된 산화막은 시험관적 실험에서 골형성 세포의 부착과 전개, 증 식을 촉진하고 생체에서 골조직과의 생화학적 결합 (biochemical bone bonding)을 이루고 초기 골형 성 반응을 개선하는 것으로 알려졌다. Plasma spraying이나 기타의 표면처리법에 의해 형성된 마 이크론 단위의 두께를 가지는 세라믹 코팅층과는 달리 타이타늄의 우수한 기계적 성질과 전처리법에 의해 형성된 마이크론 단위의 표면특성을 보존하면 서, 생체활성의 칼슘이온이 결합된 산화막층의 적 용은 surface topography와 chemistry의 결합이라 는 관점에서 골유합에 상승효과를 나타낼 수 있는 새로운 표면이 될 수 있을 것이다. 이러한 개념으 로 본 교실에서 향후 차세대 임플란트 표면처리법 의 하나로 연구중인 칼슘이 결합된 나노구조의 타 이타늄 산화막층을 가진 임플란트의 특성과 향후 전망에 관해 소개하고자 한다.