초내식성 스테인리스강의 교정용 브라켓에의 적용

Abstract

[한글]

치과용 금속 브라켓은 여러 가지 대체재료를 이용한 심미적 브라켓의 개발에도 불구하고 그 수요가 줄어들지 않고 있는 추세이다. 대부분의 금속 브라켓은 비교적 우수한 내부식성과 교정용 브라켓 제작에 적합한 물리적 성질을 가지고 있는 AISI 300대의 스테인리스강을 이용하고 있지만 구강내 환경에서는 국소적 부식이 일어날 가능성이 여전히 높다.

이에 본 연구에서는 초내식성을 갖는 스테인리스강(SS)으로 교정용 브라켓을 시험제작하여 이의 성질을 현재 치과임상에서 가장 보편적으로 사용하고 있는 Mini-Diamond(MD, Ormco. U.S.A.) 및 ARCHIST(AC, 대승산업사, 한국) 브라켓과 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. MD의 슬롯크기 변화가 가장 작았으며 슬롯내경은 SS가 가장 작았고(p<0.05), MD와 AC는 유의차가 없었다.

2. 미세구조 관찰결과 MD와 AC는 오스테나이트 기지 내에 크롬탄화물의 석출이 발견된 반면 SS는 오스테나이트 기지에서 탄화물이나 페라이트 석출이 관찰되지 않았다.

3. SS는 브라켓 기저부를 제외한 모든 측정부위에서 MD, AC보다 낮은 경도값을 보였고 모든 제품에서 브라켓 기저부가 다른 측정부위보다 높은 경도값을 나타내었다(p<0.05).

4. 분극저항값(Rp)은 SS가 가장 높았고 MD, AC순이었다(p<0.05). 부식률(GCR)은 SS가 0.9×10**3 MPY로 가장 낮았으며 MD가 3.7×10**-3 MPY, AC가 7.4×10**-3 MPY로 나타나 인공타액에서 SS의 내부식 특성이 가장 좋았다.

5. 마찰저항력은 5% 유의수준에서 SS가 1일 기준으로 3일 이후부터 4주까지 감소하였고, MD는 3일 후에 유의성 있게 증가하였으며 2주 및 4주 후까지 그대로 유지되었다. AC는 3일까지는 유의차가 발생하지 않았으나 2주 후에는 증가하였다가 4주 후에는 다시 유의차가 발생하지 않았다.

6. 브라켓의 세포독성시험 결과 SS의 생체친화성이 가장 우수하였다.

이상의 결과로 시험제작한 초내식성 스테인리스강 교정용 브라켓은 만족스러운 물리적 성질을 가지며 특히 현재 시판중인 스테인리스강 브라켓에 비하여 우수한 내부식성을 보여 임상 사용이 가능한 것으로 사료되었다

[영문]

Esthetic has become an indispensable factors to consider when choosing a orthodontic fixed appliances. However, most of the brackets used in orthodontics are made of metallic materials because those esthetic alternatives showed several controversies like brittleness, deformation and discoloration. The AISI austenitic classes, 303, 304, 316 and 317 type of stainless steels are frequently used for orthodontc metallic brackets fabrication. The composition of this type of alloy is 18 wt% of chrome, 8 wt% of nickel, 2 to 3 wt% of molybdenum and low carbon contents. They seemed to show relatively good characteristics to fabricate the orthodontic brackets in previous study. But in hostile condition such as low pH containing chlorine ion like saliva they might to be attacked by localized corrosion. The purposes of this study were to evaluate the size accuracy, microstructure, microhardness, corrosion resistance, frictional resistance and cytotoxocity of 316L(M7), AISI 304L(AC) and experimentally produced super stainless steel bracket(SS). The results from this study were as follows;

1. MD showed the highest precision size for measurement while SS showed the smallest slot size. MD and AC did not show significant difference at their slot size(P<0.05).

2. MD and AC showed (Cr, Fe)^^23 C^^6 precipitating in austenite matrix. SS showed small ferrite island forming in matrix.

3. SS showed the lowest microhardness compared to MD and AC except at bracket base(P<0.05). And bracket base showed the highest microhardness for all 3 materials(p<0.05).

4. SS showed the highest polarization resistance(Rp). SS seemed to have the highest corrosion resistance since SS showed 0.9 × 10**-3 MPY and MD showed 3.7 × 10**-**3 MPY and AC showed 7.4 × 10**-3 MPY.

5. The friction resistance decreased from 3 days to 4 weeks for SS(P<0.05). MD showed significant differences for the measurement of 3 days, 2 weeks and 4weeks. AD did not showed significant differences to 3 days but increased at 2 weeks(P<0.05).

6. SS seemed to have the best biocompatibility since SS showed response index of 0/1 (mild), AC showed 1/2 (mild+) at cytotoxicity test.

According to these results, SS seemed to have sufficient characteristics to fabricate the orthodontic brackets and superior corrosion resistance compare to AISI 300 type stainless steel which could lower the chance of nickel allergic reaction.