치과용복합레진 ③ 필러의 종류에 따른 컴포지트 레진의 분류

필러의 종류에 따른 컴포지트 레진의 분류와 임상 적용범위는 다음과 같다. 

재래형 콤포지트 레진(conventional composite resin)은 연마할 때에 큰 무기필러 입자가 탈락되거나, 레진기질이 쉽게 마모되어 필러가 표면에 노출되어 표면이 거칠어지고, 나아가서는 변색이 일어날 수 있다. 

따라서 미세입자형 콤포지트 레진(microfilled composite resin)을 사용하여 최종 연마를 가능하게 하고 있다. 

1970년대 중반 경부터 필러의 미세화가 연구되어, 그 결과로써 Vivadent사로부터 Isopast가 소개되었다. 그 제품은 레진기질로서 우레탄계 레진이 이용되었고, 필러에는 입자 직경이 0.005-0.04 ㎛인 콜로이달 실리카 분말이 사용되어 연마가 현저히 용이해져 활택 한 면을 얻을 수 있게 되었다. 그러나 직경이 작은 필러를 레진기질에 배합하면 필러의 전체 표면적이 크게 증가하여 초기에 개발된 미세입자형 콤포지트 레진은 필러를 34-50% 밖에 배합할 수 없었다. 이처럼 필러의 함량이 적기 때문에 중합수축, 흡수성, 열팽창계수가 큰 단점이 있다. 

따라서 필러를 레진기질과 혼합하여 중합시킨 후 이것을 미세하게 분쇄한 것(prepolymerized filler)을 레진기질에 배합하는 방법이 고안되었다. 이들 필러들은 무기질과 유기질의 복합체로 되어 있기 때문에 '유기복합필러'라고 도 하며, 이를 혼합하여 만든 레진을 불균일 미세입자형 컴포지트 레진(inhomogeneous microfilled composite resin)이라고 하였다. 이러한 시도에 의해 필러 첨가량이 증가하여 50-60% 정도 함유하게 되었지만 70% 이상의 함량에는 도달하지 못했다. 따라서 큰 교합압이 가해지는 구치부나 큰 응력이 가해지는 전치 절단부를 포함한 와동의 수복에는 사용이 제한되는 문제가 있었다. 

더 나아가 재래형의 부정형 필러를 미세화하고 여기에 초미세입자 필러를 혼합하는 시도가 있었으며, 이를 현재 혼합형 컴포지트 레진(hybrid composite resin) 또는 고밀도 충전형 컴포지트 레진이라고 칭하며, 그 배합비는 중량비로 80%를 넘는 제품이 속속 개발되어 구치부에도 컴포지트 레진 응용이 가능하게 되었다. 

레지기질 Bis-GMA나 UDMA로서 어느 유형의 컴포지트 레진이나 비슷하며, 컴포지트 레진을 필러의 크기나 배합형태에 의해 다음과 같이 분류할 수 있다. 

 

(1) 재래형 콤포지트 레진(traditional, conventional composite resin)

초기의 컴포지트 레진 형태로서 주로 20-40 ㎛ 정도로 큰 입자가 필러로 사용되며, 석영, 붕규산글라스(borosilicate glass), 글라스세라믹 등의 필러를 사용한다. 필러 함량은 중량비로 70-80%이다. 필러 크기가 크므로 표면의 연마가 곤란하고 표면이 거칠어지기 쉬운 결점이 있다.

 

(2) 균일 미세입자형 컴포지트 레진(homogeneous microfilled composite resin)

0.05-0.1 ㎛ 정도의 서브마이크론(submicron) 크기의 pyrogenic 실리카 필러를 사용한 레진으로 연마성과 심미성이 가장 우수하지만 물성은 나쁘다. 실리카 필러의 입자크기가 작기 때문에 입자의 총 표면적이 매우 커져서 레진기질에 필러를 첨가할 때 점도가 크게 증가하므로 충분한 양의 필러를 첨가할 수 없다. 대개 중량비로 50% 이하의 필러만 첨가될 수 있어서 물리적 성질이 나쁘다.

 

(3) 불균일 미세입자혀 컴포지트 레진(Inhomogeneous microfilled composite resin)

균일 미세입자형 컴포지트 레진의 경우 서브마이크론 크기의 필러를 넣으므로 표면적이 넓어(100-300 m²/g) 점도가 크게 높아진다. 결국, 필러 함량을 높이기가 어려워서 연마성은 좋지만 물성이 낮은 단점이 있었다. 따라서, 초미립자 실리카(0.04 ㎛)가 배합된 미리 중합된 입자를 미세하게 갈아 만든 분말(prepolymerixed filler, 일명 유기질 복합 필러라고도 함)을 서브마이크론 크기의 pyrogenic 실리카와 섞어 필러로 사용하는 불균일 미세입자형 컴포지트 레진이 있다. 이 유형의 컴포지트 레진은 마무리 연마성이 우수하고 필러의 함량이 증진되어 다른 형태의 컴포지트 레진에 비해 떨어지지 않는 물성을 보인다. 

 

① Splintered prepolymerized microfiller complex

1-200 ㎛의 미리 중합된 필러 + pyrogenic 실리카가 섞인 필러시스템

 

② Spherical polymer-based microfilled composite

20-30 ㎛의 구상의 미리 중합된 필러(서스펜션 중합된) + pyrogenic 실리카가 섞인 필러시스템

 

③ Agglomerated microfiller complex

0.5-50 ㎛의 agglomerated 필러(0.04 ㎛ 크기의 실리카 입자를 소결 하여 응집괴를 만든 후 분쇄한 필러) + 마이크로필러가 섞인 필러시스템

 

유기질 복합필러를 만들기 위해서는 먼저 서브마이크론 크기의 실리카 입자를 커플링제로 표면처리 후, 클로로포름 용매와 함께 단량체 내에 분산시킨다. 그 후 클로로포름을 증발시키고 단량체를 중합시켜 중합된 레진기질 내에 실리카 필러가 응집(agglomeration) 되게 한다. 예로서, 60% 0.1 ㎛ 이하 크기의 실리카 + Bis-GMA로 구성된 입자가 된다. 이를 입자크기가 10-20 ㎛ 정도 되게 분쇄하여 미리 중합된 필러를 얻는다. 

컴포지트 레진의 글라스 필러와 레진 간의 접착을 개선하는 새로운 방법으로서 '반다공성(semi-porous)'의 글라스입자를 사용하는 방법도 있다. 반다공성 글라스필러는 글라스 내의 한 상(phase)은 다른 상보다도 강산에 녹기 쉬워, 법랑질이 산처리에 의해 표면이 불규칙하게 부식되는 것처럼 산처리에 의해 필러입자의 표층이 다공성을 갖는다. 그곳에 레진이 흘러들어 가 컴포지트 레진이 경화된다.