Evaluation of tensile bond strength between two types of denture base resins and a resilient denture liner

Abstract

This study aimed to evaluate the tensile bond strength between two different denture base resins with a resilient denture liner based on surface treatment and thermocycling. A rectangular plate measuring 25 mm × 25 mm × 3 mm was designed using computer-aided design software and exported as a standard tessellation language (STL) file. For the denture base resin group for 3D printing (Group TDP), the specimens were fabricated from the STL file using a 3D printer (n = 144). For the traditional heat-cured resin group (Group HEA), a wax specimen was milled from the same STL file and embedded in dental plaster and type III dental stone. After wax elimination, resin was injected using an injection machine, and the specimens were manufactured through deflasking (n = 144). All resin specimens were polished with 600-grit sandpaper and stored in distilled water at room temperature for 24 hours. A pair of resin specimens, i.e. two individual resin specimens, was required for each tensile bond strength test. Therefore, the final number of specimens used for both Groups TDP and HEA was 72 each. Subgroup N received no surface treatment, Subgroup S was sandblasted with 110 μm aluminum oxide for 10 seconds, and Subgroup B underwent light curing for 10 seconds after application of a bonding agent. The denture liner was poured and bonded using a polytetrafluoroethylene ring, after which the denture base specimen was positioned on top. The assembled specimens were stored at room temperature for 24 hours. Half of the specimens underwent 3,000 cycles of thermocycling. Tensile bond strength tests were performed at a crosshead speed of 10 mm/min using a Universal Testing Machine. Statistical analyses were conducted using statistical one-way analysis of variance (ANOVA) for surface treatments and two-way ANOVA for thermocycling and denture base resin types. A p-value of less than 0.05 was considered statistically significant, and post-hoc analysis was performed using the Bonferroni method. No significant differences were observed in tensile bond strength among the three surface treatment methods, irrespective of material type and thermocycling. However, in Group TDP, tensile bond strength values were significantly lower after thermocycling compared to before thermocycling, whereas no significant differences were found in Group HEA (p = 0.016 for TDP; p = 0.294 for HEA). Group TDP demonstrated significantly lower tensile bond strength than Group HEA both before and after thermocycling (p < 0.05). The 3D printable denture base resin exhibited a lower bond strength to the resilient denture liner after thermocycling compared to heat-cured denture base resin. Despite these observed differences, the tensile bond strengths of both denture base resins exceeded clinically acceptable thresholds for attaching the resilient denture liner.

본 연구의 목적은 전통적 열중합형 의치상용 레진과 적층제조용 의치상용 레진을 연질 이장재와 결합했을 때 나타나는 인장결합강도를 표면처리 방법과 열순환 처리 적용 유무에 따라 비교하는 것이다. 컴퓨터 기반 설계(computer-aided design) 프로그램을 이용하여 25 mm × 25 mm × 3 mm 크기의 직육면체를 디자인하고, 이를 standard tessellation language (STL) 파일로 저장하였다. 적층 제조용 의치상용 레진군(TDP 군)은 3D 프린터를 이용하여 STL 파일을 직접 출력하여 시편을 제작하였고(n=144), 열중합형 의치상용 레진군(HEA 군)은 동일한 STL 파일을 이용해 왁스로 절삭 가공한 후 이를 치과용 석고와 경석고로 매몰한 뒤, 주입기를 사용하여 열중합형 의치상용 레진을 주입하여 시편을 제작하였다(n=144). 제작된 모든 시편은 600 grit 의 연마지로 연마한 후 실온의 증류수에 24 시간 동안 보관하였다. 각 인장결합강도 실험에는 한 쌍, 즉 두 개의 시편이 필요하므로 실제로는 TDP 군과 HEA 군 각각 72 개의 시편이 준비되었다고 할 수 있다. 시편은 하위 군으로 나뉘어, N 군은 표면처리를 하지 않았고, S 군은 레진 표면에110 ㎛ 크기의 산화알루미늄을 10초간 분사하였으며, B군은 본딩제를 도포한 후 10 초간 광중합을 수행하였다. 폴리테트라플루오로에틸렌 링을 이용해 연질 이장재를 흘려 넣어 한 쌍의 시편을 결합한 뒤 이를 실온에서 24 시간 동안 보관하였으며, 전체 시편의 절반은 3,000 회의 열순환 처리를 받았다. 인장결합강도 실험은 만능 재료 시험기(universal testing machine)를 사용하여 분당 10mm 의 속도로 진행되었다. 일원분산분석을 통해 표면처리 방법이 인장결합강도에 미치는 영향을 평가하였으며, 이원분산분석을 통해 열순환 처리 유무와 의치상용 레진의 종류에 따른 인장결합강도의 차이를 분석하였다. 유의 수준은 0.05 로 설정하였고, 본페로니(Bonferroni) 방법을 사용하여 사후 검정을 진행하였다. 연구결과, 표면처리 방법 간의 인장결합강도에는 유의미한 차이가 나타나지 않았으며, TDP군은 열순환 처리 후 인장결합강도가 유의미하게 감소한 반면(p=0.016), HEA 군은 열순환 처리 전후로 유의미한 차이를 보이지 않았다(p=0.294). 또한, 열순환 처리 전과 후 모두에서 TDP 군은 HEA 군에 비해 유의미하게 낮은 인장결합강도를 보였다(p<0.05). 그러나 두 종류의 의치상용 레진 모두 연질 이장재와의 인장결합강도가 임상적으로 활용 가능한 범위에 있는 것으로 판단된다.