반복적 고압 증기 멸균처리에 의한 교정용 미니 스크류의 역학적 특성 및 표면 변화

Abstract

교정용 미니 스크류는 제조사에 따라 미리 멸균처리 되어 나오는 제품도 있으나 대부분의 경우 고압 증기 멸균처리를 하여 사용할 것을 권장하고 있다. 치과용 기구의 멸균 방법들 중 고압 증기 멸균은 가열한 포화수증기를 이용하여 열을 전달하는 방식으로 고온 고압의 수증기에 의해 날이 있는 기구나 금속 재료를 손상시킬 수 있는 가능성이 있다. 이번 연구의 목적은 고압 증기 멸균처리가 교정용 미니 스크류의 역학적 특성과 표면 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 표면 처리 되지 않은 미니 스크류와 표면 처리된 미니 스크류를 선택하여 반복적 고압 증기 멸균처리를 시행한 후 식립 토오크를 측정하고, 표면의 형태학적 변화와 화학적 조성 및 결정구조의 변화를 조사하고자 함이다. 총 40개의 외경 1.6 mm, 길이 8 mm의 평활면을 가진 원통형 교정용 미니 스크류 (Dual-TopⓇ Anchor, 16-JA-006H, Jeil medical, Seoul, Korea)를 사용하여 0, 10, 20, 30회 고압 증기 멸균처리를 시행하였고, 총 20개의 외경 1.6 mm, 길이 8 mm의 SLA (Sand-blasted, Large-grit, Acid-etched) 표면처리 된 원추형 미니 스크류 (OrLus IO16108, Ortholution, Seoul, Korea)를 사용하여 0, 20회 고압 증기 멸균처리를 시행하였다. 또한, 각각의 스크류에 대한 원재료인 티타늄 합금으로 직경 3 mm, 길이 5 mm의 시편을 제작하여 0, 10, 30회 고압 증기 멸균처리를 시행하였다. 멸균처리 후 식립 토오크 시험을 시행하여 멸균 횟수가 미니 스크류의 역학적 특성에 영향을 주는지 알아보았고, 주사전자현미경 (HITACHI, S-3000N, Tokyo, Japan)을 이용하여 표면의 형상 변화를 관찰하고, 에너지 분산 X-선 분광분석기 (EDS, EX-250, HORIBA, Japan)를 이용하여 표면 원소 성분의 차이를 비교하였으며 X-선 회절기 (XRD, Rigaku, DMAX 2500, Texas, USA)와 X-선 광전자 분광법 (XPS, Ulvac-PHI, PHI 5000, MN, USA)을 이용하여 재료의 정량적인 구조 분석과 상의 변화 그리고 화학적 상태를 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1. 반복적 고압 증기 멸균처리는 멸균 횟수가 증가함에 따라 교정용 미니 스크류의 최대 식립 토오크를 감소시켰지만 통계학적 유의차는 발견되지 않았다 (p > 0.05).2. 반복적 고압 증기 멸균처리에 의해 평활면 미니 스크류는 표면의 결이 균일하지 못하고 더 많은 벽개면이 나타나는 것으로 관찰되었으며, SLA 표면처리된 미니 스크류는 표면의 균일성이 감소하고 표면 요철이 무뎌지는 것으로 관찰되었다.3. 반복적 고압 증기 멸균처리는 Ti-6Al-4V로 제작된 교정용 미니 스크류의 표면 원소 성분을 변화시키지 않았다.4. 반복적 고압 증기 멸균처리에 의해 교정용 미니 스크류의 표면성분은 결정구조의 변화를 일으키지 않았으며 표면 화합물의 chemical shift를 보였다. 교정용 미니 스크류의 교차 감염의 예방을 위해 반드시 필요한 고압 증기 멸균처리는 수차례 반복될수록 표면 형태학적 변화와 표면 성분의 변화를 일으킬 수 있으므로 이를 임상적 지침으로 삼아 반복멸균을 피하는 것이 추천된다.