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그래피 SMA소재와 열성형소재 안정성 비교 연구 결과 발표
[덴탈뉴스=김선영 기자] 투명교정장치의 장기 착용과 재사용 과정에서 발생할 수 있는 미세플라스틱과·나노플라스틱문제는 최근 구강의학 분야에서 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 특히 환자가 얼라이너를 착용한 상태에서 위산 역류, 구토, 산성 음료 섭취 등이 발생할 경우, 교정장치 표면이 어떻게 변하는지에 대한 연구는 매우 제한적이었다.
그러나 최근 교정장치 소재가 산성 환경에서 어떤 변화를 보이는지를 정밀 분석한 연구 결과가 발표됐다. 특히 ㈜그래피(대표 심운섭)의 Shape Memory Aligner(SMA)가 위산 환경에서도 구조적 안정성을 확인 할 수 있음이 입증됐다. 즉 위산과 유사한 pH 2 강산성 조건에서의 구조적 안정성을 비교한 이번 연구는, 소재와 제조 방식에 따른 안전성 차이를 정량적으로 제시했다.
연구는 국제 학술지 Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials (IF 4.8, Q1)에 실린 논문'Microscopic Acid-Induced Degradation and Elemental Release from Thermoformed and 3D-Printed Orthodontic Aligners in a Simulated Gastric Environment'을 통해 소개되었다.
연구팀은 열성형 투명교정장치(TFA, 다층 폴리우레탄–코폴리에스터 기반)와 그래피의 Shape Memory Aligner(SMA, 우레탄 아크릴레이트 기반 3D 프린팅 레진)를 위산 모사 환경(pH 2 염산 용액)에 노출시키고, 원자힘 현미경으로 표면 변화를 분석했다.
열성형 소재는 산성 노출 직후부터 겔형태로 급격히 변형되며 표면 구조가 무너져, 거칠기 분석이 불가능할 정도로 빠른 열화를 보였다. 이는 표면층이 쉽게 분해되며 미세플라스틱 방출 위험이 높아질 수 있음을 알 수 있다. 반면 그래피 SMA는 산성 환경에서도 구조적 형태를 유지한 채 표면 거칠기가 서서히 증가하는 양상을 보였다.
1시간 노출 후에도 평균 거칠기(Sa)가 약 8%, 최대 높이(Sz)가 약 12% 증가하는 데 그쳐, 급격한 부식 없이 균일한 미세 변화만 나타났다.
연구진은 이러한 차이가 “소재의 화학 구조와 제조 방식에서 비롯된 근본적 차이”라고 설명하며, SMA의 망상 네트워크 구조(shape-memory polymer network)가 산성 조건에서도 쉽게 붕괴되지 않는 점을 주요 원인으로 제시했다.
이번 논문은 투명교정장치의 산성 환경에서의 미세·나노플라스틱 거동을 정량적으로 분석한 첫 연구라는 점에서 의미가 있다.
연구진은 “동일한 투명교정장치라도 소재와 제조 방식에 따라 구조적 안정성과 원소 용출 패턴이 뚜렷하게 달라진다”면서, “그래피의 SMA는 강산성 조건에서도 형태 유지성과 화학적 안정성을 보였다”고 평가했다.
또한 연구 결과는 최근 임상 현장에서 중요하게 다뤄지는 장기 착용 시 안전성, 파절률 감소, 표면 열화 저감과도 직접적으로 연관돼 있어, SMA 소재의 장기적 안전성 평가에 실질적인 근거를 더했다.
한편, 그래피는 현재까지 20만 건 이상의 임상 적용 사례를 보유하고 있으며, 미세 부식 저항성·기계적 내구성·형상기억 기반 교정력 유지 등에서 기존 열성형 방식과 차별화된 특성을 보여왔다. 이번 연구는 이러한 임상적 경험을 뒷받침하는 기초 과학적 근거로 활용될 전망이다.
논문 정보: https://doi.org/10.1002/jbm.b.35674