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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 6246(2022) 이 기사 인용

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기존 진공 열성형 제조방식의 한계를 극복하기 위해 투명교정장치를 직접 3D 프린팅하는 방식이 개발됐다. 본 연구에서는 다이렉트 3D 프린팅 투명 정렬장치용 신소재인 광경화성 수지 TC-85의 열-기계적 특성과 점탄성 특성을 기존의 열가소성 소재인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜과 비교하여 조사하였다. 각각 37°C와 80°C에서 두 재료의 기계적 거동을 분석하기 위해 동적 기계적 분석을 수행했습니다. 또한 U자 굽힘 시험을 통해 두 재료의 형상기억특성을 평가하고, 37℃에서 60분간 형상회복율을 계산하였다. 결과는 TC-85가 유연성과 점탄성 특성으로 인해 3D 프린팅 투명 교정 장치에 사용될 때 치아에 지속적으로 가벼운 힘을 가할 수 있음을 나타냅니다. 또한, 투명교정 장치의 반복적인 삽입으로 인한 힘의 약화가 줄어들고, 일정한 치아교정력이 유지될 것으로 기대된다. 또한 고온에서의 기하학적 안정성과 형상 기억 특성은 임상 적용에 이점을 제공합니다.

투명 얼라이너는 Kesling이 밴드, 브라켓 또는 와이어 없이 치아를 이동하기 위해 1945년에 탄성 폴리머로 제작된 치아 포지셔너를 처음 출시한 이후로 연구되어 왔으며1, Nahoum은 19642년에 '진공 성형 치아 윤곽 장치'를 보고했습니다. Align Technology Inc .(Santa Clara, CA, USA)은 문헌 전반에 걸쳐 여러 개념을 수집하고 컴퓨터 지원 설계(CAD)/컴퓨터 지원 제조(CAM) 기술을 투명 교정 장치의 제조 공정에 적용했습니다. 그 결과, 투명교정장치 제조 효율성이 향상되고 적용 범위도 확대되었습니다3. 이에 따라 CAD/CAM 기술에 적합한 첨단 소재를 개발하기 위한 여러 가지 노력이 이루어져 왔다.

현재 투명 얼라이너 제조에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 코폴리에스터 등 다양한 열가소성 소재가 사용되고 있습니다4,5,6. 이 중 PETG는 충격강도와 인열강도, 차단성, 내화학성, 투명성이 뛰어나 널리 사용되고 있다7. 또한 Align Technology Inc.(Santa Clara, CA, USA)에서는 보다 가볍고 일정한 힘을 가하여 더욱 예측 가능한 교정 움직임을 구현하기 위해 탄력성이 뛰어난 TPU를 사용합니다6. 또한, 최대 인장 하중 지지 능력8의 물리적 특성을 향상시켜 단일 소재의 한계를 극복하기 위해 다중 하이브리드 소재가 개발되었습니다.

신소재 개발과 소재 특성 향상으로 투명교정 장치의 성능이 크게 향상되었습니다. 그러나 투명 얼라이너는 여전히 치과용 모형에 생체 적합성 열가소성 투명 재료를 진공 열성형하는 기존 방법으로 제조되고 있으며, 이는 상당한 시간과 노력이 필요한 복잡한 제조 공정입니다. 또한 열성형 공정 중에 기하학적 부정확성이 발생합니다10. 열성형 과정에서 발생하는 재료의 수축과 팽창은 치아교정력과 투명 얼라이너의 치열에 대한 적합성에 영향을 미칩니다. 열가소성 소재로 제작된 투명 교정장치의 적합성을 평가한 연구에서 모든 소재는 다양한 수축과 팽창을 보여주었으며11 이로 인해 두께와 물리적 특성이 달라질 수 있습니다. 진공 열성형 결과, 열가소성 소재의 두께가 92.6%에서 57.5%로 최대 감소하는 것으로 보고되었으며12,13, 투명성, 흡수성, 표면 경도, 탄성률 등 다양한 물리적 특성의 변화도 나타났습니다14 . 열성형으로 인한 기하학적 부정확성으로 인해 임상의는 투명 정렬장치의 성능과 치료 결과를 예측하기 어렵습니다. 투명 얼라이너를 사용하는 경우 치아 이동 유형에 따라 서로 다른 예측이 이루어지며, 이는 돌출, 회전 및 팁 이동의 경우 효과적이지 않아 예측 가능성이 낮습니다(30%)15,16. 따라서 투명 얼라이너의 예측 가능성을 향상시키기 위해 부착, 악궁간 탄성체, 치간 정복, 변경된 얼라이너 기하학적 구조와 같은 보조 장치가 임상 실습에서 권장됩니다15,16.