접착 시스템의 발달에 따라 대부분의 교정장치는 직접접착법에 의해 이루어지고 있다[1]. 일반적으로 접착제는 임상적으로 충분한 결합 강도를 얻기 위해서 오염되지 않은 깨끗한 치면을 요구한다. 그러나 임상에서 마주치는 다양한 상황에서 타액이나 혈액의 오염을 완전히 차단하는 것은 쉽지 않다. 특히 소아에서 부분 맹출한 대구치 또는 매복치에 장치를 접착하는 경우나 구강위생이 불량한 경우는 타액에 오염되기 쉬우며 이는 장치 탈락의 원인이 된다[2]. 이러한 접착의 실패와 그로 인한 재부착은 진료시간의 증가 및 추가 비용 소요를 초래한다[3].

기존의 Bis-GMA 계열의 프라이머는 소수성 성질을 가지므로 산부식 된 법랑질과 기계적 결합을 위해서 법랑질의 건조한 상태를 유지하는 것이 필수적이다[4]. 이러한 프라이머는 완전히 건조한 조건과 격리된 장소에서 사용하는 것이 가장 큰 전단결합강도를 가진다고 알려져 있다[5].

타액의 침투는 산부식제에 의한 다공성 표면을 막히게 하고 접착성 레진의 불충분한 침투를 야기하여 미세 기계적 유지를 감소시킨다[6,7].

이러한 수분 오염의 문제를 극복하기 위하여 친수성 프라이머인 Moisture insensitive primer (MIP)가 개발되었다[8]. 이는 교정 장치의 부착을 위하여 개발되었으며 화학적으로 상아질 접착제와 유사하다. 법랑질 표면에서 물을 치환하기 위한 성분으로 에탄올을 포함하고 있으며, 건조된 표면과 젖은 표면에서 모두 사용 가능하고 알려져 있다[8,9].

Self-etching primer (SEP)는 1989년 Chigara 등[10]에 의해 수복 치과 영역에서 처음으로 소개된 재료이다. 본래 상아질 접착용으로 개발되었기 때문에 수분이 존재하는 환경에서도 충분한 결합 강도를 갖는다고 알려져 있다. 하나의 산성 프라이머 용액에 산부식제와 프라이머를 결합하여 제작한 것으로 통상적인 산부식에 따르는 복잡한 수세, 건조 과정이 요구되지 않아 시술 시 오차를 줄이는 동시에 시술 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다[11].

수분의 오염은 접착 과정 중 어느 단계에서도 일어날 수 있으며 수분 오염이 일어나는 단계에 따라 결합 강도의 감소되는 정도가 다르다고 알려져 있다[12].

이전의 연구들 중, Conventional primer (CP)와 MIP, SEP 사용 시의 전단결합강도를 동시에 비교한 연구는 부족하다. 또한 각 프라이머가 수분 오염 여부와 수분 오염 시기에 따라 받는 영향에 대하여 일치된 결과가 부족한 실정이다.

이 연구의 목적은 CP, MIP, SEP를 사용하였을 때의 치아와 브라켓 전단결합강도를 비교하고 타액 오염 여부와 타액 오염의 시기가 전단결합강도에 미치는 영향을 평가하는 것이다.

교정용 브라켓 접착 시 적절한 결합 강도를 얻는 것은 교정치료에서 매우 중요한 부분이다. 접착 실패를 야기하는 대표적인 원인은 수분에 의한 오염이다[8]. 보통 접착제는 오염되지 않은 법랑질 표면에서 가장 높은 결합 강도를 보이지만 실제 임상 상황에서는 깨끗한 법랑질을 유지하기 힘든 경우가 종종 있다. 이러한 이유로 교정용 장치의 성공적인 접착을 위하여 수분이 존재하는 상황에서 사용 가능하도록 친수성 성분을 가지는 다양한 교정용 접착제가 개발되어 왔다. 그러한 교정용 접착제 중에는 MIP나 자가 부식 접착 시스템인 SEP가 있다.

이 연구에서는 CP, MIP, SEP를 사용하였을 때의 브라켓 전단결합강도를 비교하고 타액 오염 여부와 타액 오염 시기가 전단결합강도에 미치는 영향을 평가하였다.

연구의 재료로 인간의 치아를 대신하여 우치를 사용하였다. 소는 총 8개의 하악 절치와 24개의 상하악 구치를 가지고 있다. 우치를 사용한 이유는 단기간에 발치를 시행하고 시편을 제작하여 연구에 사용할 수 있기 때문에 치아의 보관 기간에 따른 오차를 줄일 수 있고, 치아의 조성 또한 인간의 법랑질과 비교하였을 때 유사하다는 장점이 있기 때문이다[13,14]. 우치를 연구에 사용할 경우엔 인간의 치아와 마찬가지로 유치와 영구치로 구분되기 때문에 이를 분류하여 사용하는 것이 연구에서 오차를 줄일 수 있다[16]. 또한 법랑질 표면에 균열이 있을 가능성이 있으므로 실험 전 이를 관찰하여 적절한 치아를 선별하여야 한다.

이 연구에서 평균 전단결합강도는 CP를 사용하고 타액 오염이 없던 IA군이 17.76 MPa로 가장 높은 값을 보였고, CP 도포 전 타액 오염이 있던 군이 8.51 MPa로 가장 낮은 값을 보였다. 이는 산부식 된 법랑질이 타액으로 오염 되면 소수성 프라이머의 침투를 방해하기 때문에 적절한 길이의 레진 태그 형성에 실패하고 이는 부족한 기계적 결합을 야기하기 때문이다[17]. 임상적으로 유용한 브라켓 결합 강도에 대한 이전의 여러 연구가 있는데, Reynold[18]의 연구에서는 임상적으로 요구되는 브라켓의 결합강도는 5.9 - 7.8 MPa라고 하였고, Lalani 등[19]은 11.23 - 11.31 MPa가 적절한 전단결합강도라고 하였다. 이 결합 강도는 브라켓이 저작력과 교정력을 견딜 수 있는 최소한의 값이라고 하였다. 이러한 보고에 따르면 이 연구에서 모든 군의 전단결합강도는 임상적으로 유용한 값을 보이고 있다.

MIP를 사용한 군에서는 타액 오염이 없던 IIA군의 경우가 타액 오염이 있던 IIB, IIC군에 비하여 높은 결합 강도를 가졌지만 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다. MIP는 종래의 프라이머에 에탄올 용매, 물, HEMA와 같은 친수성 물질을 첨가하여 수분의 오염을 극복하기 위해 개발된 교정용 프라이머이다. 상아질 접착제를 기반으로 만들어 졌으며 산부식 전처리가 필요한 제 5세대 접착시스템에 해당된다[8,20]. 연구 결과, MIP를 사용한 군에서는 타액 오염 여부가 심각한 결합 강도의 감소를 초래하지 않았다. IA군과 IIA군을 비교한 결과, 통계적으로 유의한 차이는 없었지만 CP를 사용한 군에서 더 높은 전단결합강도를 보였다. 이러한 결과로 볼 때 타액 오염을 완벽히 차단할 수 있는 환경에서는 MIP보다는 CP를 사용하는 것이 더 높은 결합 강도를 얻을 수 있으므로 유리하다. 그러나 타액 오염이 일어날 수 있는 환경에서는 MIP를 사용하면 결합 강도의 유의미한 저하 없이 적절한 결합 강도를 얻을 수 있을 것으로 보인다.

이 연구에서 사용된 SEP는 원래 수복영역에서 상아질 접착제로서 개발되었다[10]. Transbond Plus SEP는 교정용으로 개발된 SEP이다. Methacrylated phosphoric acid esters를 주성분으로 하며, Phosphoric acid와 Methacrylate group이 한 분자로 결합되어 연속적으로 산부식과 전처리를 수행한다. Methacrylate group은 치아 표면에서 부식된 법랑질 소주 내로 침투하여 복합레진과 공중합을 이루며 프라이밍 작용을 수행한다[21]. SEP는 친수성을 가지고 있지만 과도한 수분으로 오염된 환경에서는 결합 강도가 저하된다고 알려져 있다[22,23]. 이 연구에서 사용된 Transbond Plus SEP는 재료의 안정성을 위하여 2개의 pack을 갖는 형태로 제작되었으며 적용 전에 함께 혼합되어 사용된다.

통상적인 산부식 과정을 통한 브라켓 접착시와 SEP를 사용한 경우를 비교한 이전의 연구에서, SEP를 사용한 경우가 유의성 있게 낮은 결합 강도를 보였다[23]. 이는 이 연구 결과와 유사하다. Bishara[24]는 교정용 SEP를 인간의 치아에 적용한 연구에서 5.9 ± 2.7 MPa의 결합 강도를 얻었으며 이 값은 기존의 산부식법과 비교하여 다소 낮은 강도이다. Kim 등[25]은 치면이 증류수와 인공 타액으로 오염된 상황에서 SEP 적용 시 각각 16.20 ± 3.85, 14.50 ± 3.42 MPa의 결합 강도를 보여 수분 오염 시에도 임상적으로 유용한 값을 보인다고 밝혔다. 이 연구에서는 SEP를 사용한 군은 타액 오염과 관계없이 거의 유사한 결합 강도를 보였다. 이러한 결과로 볼 때, 타액 오염을 막을 수 없는 경우에선 SEP의 사용이 더 유리한 것으로 보인다. 그러나 타액 오염이 없는 경우에는 CP를 사용하였을 때가 현저하게 높은 값을 보이므로 적절한 상황을 선별해서 사용해야 할 것이다.

접착 단계에서 타액 오염이 발생하는 시기에 따라서 접착력이 감소하는 정도가 다르다고 알려져 있다[12,26]. 타액은 다량의 수분과 수종의 단백질로 구성되어 있고, 타액 속 과량의 수분이나 다양한 당단백질과 같은 물질은 상아질 표면에 부착하거나 상아 세관 내 흡착되어 접착성 수복재의 접착을 방해하는 인자로 작용한다. 다른 접착 단계보다 접착제 중합 전에 인공 타액의 오염이 발생하였을 때가 접착제의 결합 강도에 더 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 여러 연구 결과가 존재한다. 이는 법랑질의 미세다공성 구조로 충분히 프라이머가 침투하지 못하면서 발생한다. 프라이머 적용 후에 타액에 오염된 경우, 수분과 단백질이 접착제와 레진 사이의 공중합을 방해하여 결합 강도가 낮아지게 된다. Webster 등[27]은 친수성 프라이머 사용시 프라이머 적용 후 오염이 일어난 군이 프라이머 적용 전 오염이 일어난 군에 비해 낮은 결합 강도를 보인다고 하였다[28]. 또 다른 연구에서 Cacciafesta 등[29]의 연구에서는 이와 반대되는 결과를 보였다. 이 연구에서는 CP를 사용한 경우는 프라이머 적용 전 타액 오염이 일어난 군이 프라이머 적용 후 타액 오염이 일어난 군에 비하여 낮은 결합 강도를 보였으며 MIP와 SEP를 사용한 군 에서는 프라이머 도포 전 타액 오염이 일어난 군이 미미하지만 더 높은 결합 강도를 보였다. 그러나 모든 프라이머에서 타액 오염 시기는 결합 강도의 유의한 차이는 보이지 않았다.

접착제 잔류 지수를 평가하였을 때, 가장 높은 평균 결합강도를 보인 IA군에서 더 높은 점수가 많이 관찰되었다. 이는 이전의 여러 연구 결과와 일치하며, 치면과 높은 결합 강도를 보일 때 접착 레진의 파절이 레진과 브라켓 계면 사이에서 더 많이 일어난다는 것을 의미한다[17,28]. 그러나 통계적으로 유의한 정도의 분포 차이는 보이지 않았다.

이 연구는 생체 외 연구이며 타액의 구성성분을 표준화하기 위하여 인공 타액을 사용하였다. 그러나 인공 타액과는 다르게 실제 사람의 타액에는 수종의 단백질이 포함되어 있으며, 사람마다 다양한 성상의 타액을 가지고 있기 때문에 이러한 생체 외 연구 결과와 실제 구강내의 타액 오염의 영향은 일치하지 않을 수 있다. 추가적으로 브라켓을 접착하는 중에 타액에 의한 오염이 일어났을 때, 오염을 제거하는 방법과 접착 단계를 어느 단계부터 다시 시행하는 것이 효율적인지에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

이 연구에서는 CP가 MIP, SEP보다 타액 오염에 의해 전단결합강도가 유의하게 낮아지는 결과를 보여주었다. SEP는 타액 오염이 있는 경우에는 CP보다 더 높은 전단결합강도를 가지지만 건조한 환경에서는 유의하게 낮은 값을 보이므로 적절한 상황에서 선별하여 사용하는 것이 필요하다. MIP는 건조한 환경에서 CP와 유사한 전단결합강도를 가지며 타액 오염에도 덜 취약하다는 결과를 보여주었다. 그러므로 소아 청소년의 교정에서 수분의 격리가 어려운 상황에서는 CP보다 MIP의 사용이 더 유용할 것으로 사료된다.

이 연구에서는 CP, MIP, SEP를 이용한 브라켓 전단결합강도를 측정하고 비교하였으며 타액의 오염이 전단결합강도에 미치는 영향에 대해서도 조사하였다.

타액 오염이 없는 환경에서 CP는 MIP와 SEP에 비하여 높은 전단결합강도를 보이지만 프라이머 도포 전 후 타액 오염이 있는 상황에서 CP는 통계적으로 유의한 전단결합강도의 저하를 보인다. MIP와 SEP를 사용한 경우에는 프라이머 도포 전 후 타액 오염이 있는 경우에 약간의 전단결합강도의 저하를 보인다. 그러므로 타액의 오염에 취약한 상황에서는 MIP 또는 SEP의 사용이 브라켓 전단결합강도의 저하를 방지하기 위하여 유용할 것으로 보인다.