치과용복합레진 ② 콤포지트 레진 3

(3) 광중합형 레진 시스템

광중합형 레진의 중합개시제는 특정 파장영역의 빛에 여기 되어 자유 라디칼을 생성하는 광개시제를 개시제로 한 것으로서 320-400 ㎚(특히 365 ㎚)의 자외선 영역의 빛에 의해 광개시제가 여기 되는 자외선중합형 레진과, 420-650 ㎚(특히 420-480 ㎚)의 가시광선 영역의 빛에 여기 되어 자유 라디칼을 발생하는 가시광선중합형 레진이 있다. 

화학중합형 레진에 비해 광중합형 콤포지트 레진의 장점은 다음과 같다. 즉, ① 혼합이 필요하지 않으므로 기포 발생이 적어서 착색이 적고 강도가 높다. ② 지방족 아민을 조절하여 작업시간을 조절할 수 있다. ④ 빛을 조사하면 즉시 대부분의 중합이 진행되므로 경화시간이 빠른 장점이 있다.

하지만, 광중합형 레진에도 역시 몇 가지 단점이 있다. 즉, ① 중합 깊이에 한계가 있으므로 충전하는 레진의 두께는 2.5 mm 또는 그 이하이어야 한다. ② 구치부와 인접면과 같은 부위에서는 광선이 도달하기 어려워 광중합이 불충분할 수 있다. ③ 레진 색조의 차이에 따라 광조사 시간을 조절하여야 하며 어두운 색조와 불투명한 레진일수록 광조사 시간을 늘려야 한다. ④ 실내조명에 민감하므로 뚜껑이 열린 채로 실내조명에 너무 오래 노출될 경우 표면에 얇은 막이 생기거나 표면이 단단하게 굳을 수 있다.

 

① 자외선 중합형 레진 

Benzoin methylether [C6H5COCH(OCH3) C6 H5] 또는 higher alkyl benzoin ether가 자외선중합형 광개시제로 사용되며, 365 mm 부근의 자외선 조사를 받으면 에테르가 분해되어 자유 라디칼을 생성하여 중합을 촉진시킨다. 320 mm 이하의 빛을 여과시킨다. 가시광선 중합형 콤포지트 레진이 소개된 이래 수복용 레진으로는 거의 사용되지 않는다.

 

② 가시광선 중합형 콤포지트 레진

420-480 mm의 가시광선 조사에 의해 여기 되어 자유 라디칼을 생성하는 캠퍼퀴논과 같은 diketone이 가시광선 광개시제(photo-sensitizer)로서 사용된다. 치과 영역에서는 일반적으로 0.2-1.0 wt% 정도 첨가되어 사용된다.

이 유형의 콤포지트 레진이 현재 임상에서 사용되는 광중합 콤포지트 레진의 주류를 이루고 있다. 자외선 중합형 콤포지트 레진에 비해 경화 심도가 깊고, 법랑질을 투과해서도 광중합 되므로 제3급 와동의 수복에 특히 유리하며, 전구(light bulb)의 수명이 길고, 눈에 피해가 적은 장점이 있다.

 

③ 광중합기

현재 콤포지트 레진의 광중합을 위해서는 청색광 영역의 가시광선을 사용한다. 현재, 4종류의 램프가 광중합을 개시하기 위해 사용되고 있다.

현재에도 가장 많이 사용되고 있는 할로겐 가시광선 광중합기의 치과 응용은 1973년에 영국의 I.C.I사에 의해 개발되면서 시작되었다. 광원은 텅스텐-할로겐램프가 사용된다. 할로겐램프는 자외선과 백색광을 내는 텅스텐 필라멘트가 할로겐 가스가 봉입된 석영구 내에 들어있어 빛을 발생한다. 할로겐램프에서 발산되는 빛의 파장스펙트럼은 350-600 ㎚에 분포하며, 450-510 ㎚ 부근의 비을 흡수하여 여기 되어 자유 라디칼을 발생하므로 400 ㎚ 이하의 단파장 영역과 600 ㎚ 이상의 장파장 영역의 빛은 직접적으로 중합에 도움이 되지 않는다. 따라서 생물학적 안정성을 위해 단파장의 빛은 자외선 필터를 사용하고, 눈부심과 열을 방지하기 위해서는 열 필터(thermal filter)를 사용하여 여과시켜 보라-청색 범위(약 400-500 ㎚)의 빛만 광조사기 팁 부분을 통과한다. 빛은 광원에서 나와 필터를 통과한 후 석영그라스(pistol형) 또는 글라스 화이버나 플라스틱 화이버(pencil형)를 통해서 조사부위까지 전달된다. 자외선뿐만 아니라 400-500 ㎚의 가시광선, 즉 보라색, 청색의 근자외선도 강하면 술자와 보조자의 눈을 자극하여 망막을 손상하는 일이 있다. 실제 임상에서도 잔상현상과 통증에 가까운 감각을 호소하는 일도 있다. 치과임상에 있어서 가시광선 중합기의 광원을 직접 쳐다보는 경우는 많지 않지만, 빛을 충분히 조사하는 중요성 때문에 눈에 장해를 일으킬 가능성이 있으므로 필터보안경을 착용하고 가능한 빛을 직시하는 것을 피해야 한다.

1990년대 중반에는 고출력(high intensity) 광중합 기와 플라스마-아크(plasma-arc) 광중합기가 소개되었으며, 그 외에 아르곤 레이저 광중합기가 드물게 사용되었다. 2000년에는 수명이 길고 가벼우며 크기가 작은 청색 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 광중합기가 사용되기 시작하였다.

플라스마-아크 램프는 이온화되어 플라스마를 만들어 내는 제논 가스를 이용하는데, 높은 강도의 빛을 발산한다. 아르곤 레이저 램프는 가장 높은 광도를 방출하며 단일 파장을 방출하지만, 광원의 파장 범위가 좁다. 따라서 고출력 장점이 실제 작업 효율에 미치는 효과가 크지 않고, 고가이어서 많이 사용되지 않는다. 현재 사용되고 있는 램프는 490 ㎚ 이하 파장의

빛을 방출한다. 

LED 광중합기의 램프는 반도체를 이용하여 440-480 ㎚ 사이의 가시광선 스펙트럼 중 청색 부분에서만 광선을 방출하므로 필터는 필요 없다. LED는 낮은 전력을 필요로 해서 전지를 이용할 수 있고 열을 내지 않으므로 냉각 송풍기가 필요하지 않기 때문에 소음이 없고 가벼우며 건전지를 사용하여 무선으로 제조가 가능하다. 초기의 LED 광중합기 램프는 4종류의 광중합기 중에서 광도가 가장 낮았지만, 새로운 기술이 이러한 단점을 빠르게 개선해서 2세대 LED 광중합 기는 파장범위를 좀 더 넓히고 출력도 크게 향상한 제품이 사용되고 최근 개발된 3세대 LED 광중합기느 파장이 각기 다른 LED 모듈을 사용하여 파장과 출력을 조절한다.

광중합기의 제품에 따라 스펙트럼의 피크파장과 광출력 정도가 다르므로 광개시제의 광흡수 파장영역에 해당되는 파장의 빛을 강하게 발산하는 광중합 기를 선택해야 좋다. 특히, 일부 접착성 레진이나 콤포머 들은 각 재료에 함유되어 있는 광개시제의 광흡수 파장영역이 광방출 파장영역이 좁은 광중합기(아르곤 레이저, 플라스마 아크 및 제1세대 LED 광중합기)에서 방출하는 빛의 파장영역과 차이가 있을 때 중합이 충분하게 되지 않는 제품들이 있다. 따라서 사용하는 제품과 광중합기의 조합은 보고된 자료들을 참고하여야 한다.