재료비 저렴·교정기능·심미성 우수 기대

건국대 조재환 교수 연구팀
최영규 원장 등 연구 한창

일정한 온도에서 어떤 형태로 만들어지면, 이후의 변형에 의해서 형태가 변해도 일정 온도 이상이면 다시 원래의 형태로 되돌아가는 성질을 가진 형상기억고분자(Shape Memory Deformation)를 이용한 치열교정장치 개발이 가시화되고 있다.

현재 형상기억고분자를 이용한 치열교정장치와 관련해 연구중인 건국대 조재환(섬유공학과) 교수 등 연구팀은 이에 대한 논문 발표를 준비 중이며, 미국에서 재료학을 공부한 최영규(목동 최영규 치과의원) 원장도 연구팀과 함께 교정장치 개발에 중추적인 역할을 하고 있는 것으로 알려졌다.  
형상기억고분자는 구조적으로 고분자의 유동을 방해하는 고정점(또는 동결점)과 온도 변화에 따라 연화와 경화가 가역적으로 반복될 수 있는 2상 구조를 형성하고 있기 때문에 승온시에 잔류변형을 회복하는 것이 가능하다는 설명이다.

최영규 원장은 다양한 형상기억고분자로 활용할 수 있는 폴리우레탄 등 고분자재료를 이용해 치과교정용 소재를 형상기억고분자로 대체함으로써 교정기능은 물론 우수한 심미성, 착용의 편리함과 낮은 재료비용 등으로 높은 효과를 기대할 수 있을 것으로 전망했다.
연구팀과 최 원장은 올해 2월에 형상기억고분자를 이용한 치열교정장치 기술에 대한 국내 특허를 마친 상태며, 미국 특허도 추진 중이다.

최 원장에 따르면 형상기억고분자를 이용한 트레이 타입의 치열교정장치의 경우 일정한 온도에서의 원래 형상은 환자에게 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억돼 있도록 하는 반면, 구강내 온도를 감안한 일정한 온도 이상에서의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지게 되는 특징을 지니고 있기 때문에 이 과정에서 다시 원래의 형태로 되돌아가는 성질을 활용해 치열을 교정하는 것이라고 설명했다.

연구팀은 최근 시제품에 대한 기초 임상적용을 위한 기반을 구축하고 형상고정 및 회복률(95% 이상)을 비롯해 형상기억 전이온도(상온~50℃), 형상회복속도(10초 이내), 최대응력이력(600g), 생체적합성 및 무독성 등에 대한 막바지 연구에 한창인 것으로 전해졌다.

최 원장은 “지난 90년대 후반부터 미국, 유럽, 일본 등에서는 형상기억고분자를 활용한 치열교정소재 개발에 관심을 보이고 있는 단계지만 아직 구체적인 보고는 없는 실정이며, 국내에서는 아직 이에 대한 연구자체가 전무한 상태”라며 “이번 연구가 최종적으로 성공하면 세계 최초로 형상기억고분자를 이용한 치열교정장치가 개발되는 것이며 이 장치를 교정치료에 적용할 경우 지금의 치료비용보다 훨씬 저렴화 될 수 있어 교정환자에 대한 치과문턱도 낮아질 것으로 기대되고 있다”고 말했다.   

최 원장은 또 “교정치료시 일정기간마다 교정장치를 수차례 바꿔 끼우는 등 각종 치료절차도 이 장치를 이용할 경우 상당부분 줄일 수 있을 것으로 기대돼 의사나 환자 모두에게 편리할 뿐 아니라 치아와 동일한 색상으로 염색도 가능해 심미성도 우수할 것으로 보고 있다”고 덧붙였다.
신경철 기자
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