치과용복합레진 ② 콤포지트 레진 2

③ 실란 커플링제

레진기질과 무기필러의 결합력이 부족하면 콤포지트 레진의 중합수축이나 연마 및 사용하는 동안 가해지는 응력 등에 의해 콤포지트 레진 표면에서 필러가 이탈되거나 레진기질-필러 계면으로 물이 침투하여 내마모성과 강도의 저하 및 변색의 원인이 될 수 있다.

따라서 필러는 단지 기계적으로 혼입 되는 것이 아니라 레진기질과 화학적으로 결합하도록, 무기필러의 표면을 실란 커플링제(silane coupling agent)로 화학처리한다. 즉, 필러의 표면과 레진기질 사이에서 화학적인 결합을 도모하며, 이를 실란처리(silane teratment)라 한다. 치과 영역의 필러에는  -methacryloxypropyltrimethoxy silane이 주로 사용되며, 그 반응기 전을 간략하게 도시하였다. 실란 커플링제는 필러 표면의 수산기(-OH)와 반응하여, 실록산(siloxane, -Si-O-) 결합을 만든다. 그 결과, 필러 표면에는 비닐기를 배향한 반응성의 커플링 층이 형성된다. 또한 필러 표면에 형성된 반응성 커플링 층은 레진기질과 필러가 화학적으로 결합되게 한다. 이러한 레진기질과 필러와의 유기적인 결합에 의해 콤포지트 레진의 물성은 현저히 향상하게 된다.

 

④ 중합개시제 및 중합촉진제 

콤포지트 레진은 광중합(light-cured), 화학중합(self-cured) 또는 이중중합(dual-cured)에 의해 경화되며, 대개 광중합에 의한 콤포지트 레진이 많이 사용되고 있다. 

가시광선 광중합형 레진은 캠퍼퀴논(camphorqui-none)과 같은 광개시제가 468 ㎚ 파장 부근의 청색광을 흡수하여 자유 라디칼을 형성함으로써 중합이 개시된다. 광개시 반응은 캠퍼퀴논 외에도 탄소-탄소 이중결합을 갖는 유기 아민(N, N-dimethylaminoethyl methacrylate)을 함께 첨가하여 자유 라디칼 형성을 촉진시킨다. 이들 광개시 시스템은 상온에서 빛에 노출되지 않는 한 중합되지 않는다. 광중합 시스템에 대해서는 다음 절에서 더 자세히 기술하도록 한다. 

화학중합형 레진은 촉매 연고(catalyst paste) 내의 유기아 민(예로서 N, N-dimethyl p-toluidine)이 기저 연고(universal paste) 내의 유기과산화물(예로서 benzoyl peroxide)과 반응하여 자유 라디칼을 생성하여, 레진기질 단량체의 탄소-탄소 이중결합을 공격하여 중합이 진행되게 한다. 

요즈음 이러한 유형의 레진은 주로 광원에 의해 바로 중합되지 않는 수복물과 코어축조용 콤포지트나 임시수복용 콤포지트의 경우에는 이중중합(dual-cured)에 의해 경화되는 제품이 있다. 이들 재료는 일차적으로 광중합 반응에 의해 중합이 개시되도록 한 후, 화학중합 반응에 의해 완전한 중합을 얻는다. 

 

⑤ 중합억제제

레진 시스템에서 단량체의 자발적인 또는 우발적인 중합반응을 억제하거나 최소화하기 위하여 중합억제제를 소량 첨가한다. 중합억제제는 자유 라디칼과 반응할 수 있는 강한 반응성이 있어서 레진을 사용할 때 자유 라디칼이 형성되면 자유 라디칼이 단량체와 반응하기 전에 중합억제제가 먼저 반응한다. 따라서 자유 라디칼이 중합반응을 시작하기 전에 반응을 끝냄으로써 중합억제제가 모두 소모되고 나면 중합체 사슬이 성장하기 시작한다. 화학중합 레진의 경우는 하이드로퀴논(hydroquinone)이, 광중합형 레진의 경우는 butylated hydroxytoluene이 중량비로 0.01% 정도 첨가된다. 따라서 중합억제제는 레진 제품의 보관기간을 연장시켜 주며 충분한 작업시간을 가질 수 있게 하는 역할을 한다. 

 

⑥기타 성분

그 외에 무기 산화물(inorganic oxides)이 소량 첨가되어 자연치의 색조와 조화되도록 색상을 부여한다. 

 

(2) 시판 형태 

개시제의 형태에 의해 화학중합형 오가 광중합형으로 크게 구분하며 다음과 같은 형태로 시판된다. 

 

① 분말-액형(powder-liquid system)

레진중합체와 무기필러르 분말로, 레진 단량체를 액으로 하여 각각에 중합개시제와 경화촉진제를 첨가한 화학중합형으로, 적절한 점도와 물성을 얻기가 어려우며 조작의 차이가 물성에 큰 영향을 미치는 단점이 있다.

 

② 2-연고형(two paste system)

레진기질과 필러를 혼합한 연고들(paste)의 한쪽 연고에는 중합개시제를 첨가하고 다른 쪽 연고에는 경화촉진제를 첨가한 2종류의 연고로 만들어진 형으로, 화학중합형 콤포지트 레진에서 가장 많은 형태이다. 

 

③ 단일 연고형(single paste light-cured system)

자외선 또는 가시광선에 의해서 경화된다. 연고를 혼합할 필요가 없으므로 사용 시 기포가 혼입 되지 않고 충전 시에도 주의하면 기포가 없는 양호한 수복물이 얻을 수 있을 뿐 아니라 여분의 연고를 혼합하지 않아도 되는 경제성을 갖고 있다.

빛에 의해 경화되기 때문에 미반응된 아민에 의한 수복물 변색의 위험성이 적으며, 빛을 조사하지 않으면 경화하지 않으므로 충분한 시간적 여유를 갖고 수복물의 형태를 부여할 수 있다. 

 

+ 다이케톤 광개시제(Camphorquinone, CQ)가 가시광선 에너지를 흡수하여 아민 환원제(N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA)와 함께 여기 상태의 복합체(exiplex)를 형성한다. 이 활성화된 복합체에서 CQ가 아민으로부터 수소를 떼어내면서 아민과 CQ 자유 라디칼이 생성된다.