최상윤 원장의 지상강좌 친절한 접착 이야기

2. 본딩실패의 6가지 원인

‘본딩 실패의 6가지 원인’
1. Contamination
2. Inadequate dentin surface control
   (치면위 수분 조정)
3. Inadequate polymerization by Curing light
   (광중합 부족)
4. Adhesion Incompatibility
5. Insufficient amount of Adhesives
6. Overwet phenomenon

1. Contamination
본딩제는 침 등의 유기물, Handpiece, 손때에서 나오는 불순물에 의해 본딩력이 많이 떨어지게 된다. 예를 들어 입 안의 침이 1초간 치면에 닿으면 약 50%의 본딩력을 잃었다고 생각하면 된다. 이를 막는 분리(Isolation)를 위해 Gingival sulcus에 Cord를 넣고 Rubberdam을 대는 것이 가장 추천된다고 할 수 있다. (Fig15-1, 2)
지혈하기 위해 사용되는 16~20% Ferric sulfate나 25% Aluminum chloride등은 치아에 강력한 접착력을 보여서 사용 후 치면에서부터 제거하려면 오랫동안 강한 물줄기로 닦아내야 본딩력에도 문제가 생기지 않게 되고, 검은색의 변색도 피할 수 있다. 특히 All ceramic crown이나 Laminate의 Margin 부위에 일어나기 쉬운 변색의 원인이다.
Contamination이 가장 쉽게 일어나는 치료시의 본딩 과정은 Indirect filling 시술시 생긴다. Porcelain laminate, Resin/Porcelain inlay/onlay 치료시 임시 충전시술을 해야 하는데 이때 제작과 제거시의 용이성을 위해 쉽고 편리성만을 강조하는 방법으로 시술하는 경우가 있다. 예를 들면 Porcelain laminate의 임시 치아는 한두점 Etching 후에 붙여주는 방법이 있는데, 완전한 Sealing은 기대하기 어려워 감염과 오염이 될 수 있어 결합력에 문제를 야기하기도 하며 Dentin sensitivity의 원인을 제공할 수 있다.
 Inlay/onlay 임시 충전시에도 Soft한 Composite resin 제품으로 완전히 붙이지 않고 눌러 놓은 상태에서 며칠간 채워놓는 방법(Fig16-1)이 종종 많이 사용되고 있는데, Sealing의 실패로 인하여 오염, 변색, 감염, 치아 과민증을 야기하기 쉽다. 정확히 Resin 등으로 임시 치아를 만들어서 Eugenol이 함유되지 않는 임시접착제나 아니면 최선의 방법으로는 ZPC 혹은 Polycarboxylate cement 등으로 붙여서(Fig16-2) 완전히 Sealing시킨다.

2. Inadequate dentin surface control
   (치면위 수분 조정)
접착치료를 할 치면은 본딩제에 따라 Dry, Moisture, Wet 등으로 구별해서 준비해야 최고의 결합력을 얻을 수 있다. 본딩제의 용매(Solvent)가 물, 알코올, 아세톤 중 어느 것이 주성분이냐에 따라 다르게 준비해야 한다는 것이 핵심이다.(Table.3) 먼저 용매의 성분이 물인 CLEARFIL SE BOND(Kuraray)는 수분이 충분하므로 치면이 Dry하게 준비하는 것이 좋으나 완전히 말라버리면(Desciccation) 안된다. 이러한 치면에는 본딩제가 스며들어가지도 못하여 좋은 결합이 어렵다. 치면의 Colagen fiber 사이에 충분히 본딩제가 스며들어갈 수 있도록 준비되어 있어야 한다.
본딩제는 용매(Solvent; 아세톤, 알코올, 물 등)속에 주요 성분(예를 들면 BPOM, BIS-GMA, HEMA, Filler 등등)이 녹아 있는 상태이다. 주요 성분이 본딩제로서의 역할을 하려면 Solvent 성분이 잘 증발되야 된다. 우선 먼저 치아 표면 상태(Dry, Moisture, Wet를 본딩제에 맞게 준비하는 것)도 중요하나 본딩제를 올려 놓는 방법(문지르거나, 살짝 누르거나, 그냥 기다린다)도 본딩제에 따라 달라야 하며, 사용하기 전에 본딩제 병을 흔들어야지 Filler가 잘 섞이는 제품도 있으니 주의해야 한다.
 본딩제는 최적의 상태(온도, 빛)에서 보관해야 한다. 온도가 놓으면 보관성이 떨어지고, 너무 온도가 낮으면 종합 반응이 늦어진다. 치아 위에 올려 놓은 본딩제는 수분과 오일이 나오지 않는 바람으로 충분히 불어서 용매(Solvent)를 날아가게 해야 최선의 접착 결합을 이룰 수 있다.

3. Inadequate polymerization by Curing light
      (광중합 부족)
본딩제의 완전한 광중합을 위해서는 필요한 파장 영역대에 충분한 양의 광조사를 필요로 한다. Curing device에 대해 알아본다면, 1970년대에 처음 소개되었던 UV light에서 현재는 4가지(Halogen, LED, Plasma Arc, Argon lazer) 광조사 시스템이 사용되고 있다.

1) Quartz-Tungsten-Halogen(QTH)
가장 널리 사용되며 Spectrum이 넓어서 대부분의 Photoinitiator에 사용 가능하다(CQ, TPO 등). Energy의 광효율이 7% 밖에 안되어 나머지는 열에너지로 전환되어 사용중 열이 전달되는 단점이 있으나 가격 대비 합리적인 역할을 하고 있다.

2) Light-Emitting Diode(LED)
Energy 효율(광에너지 변환)이 15~25%까지 올렸으나 빛 Spectrum이 440~490nm로 한정되어서 CQ를 이용한 Composite과 본딩제에 한정해서 써야 하나 치과 재료의 대부분이 속해 있어서 사용에 큰 지장이 없다.
 장점으로는 램프의 수명이 길고, 광강도가 일정하여 연속 조사가 가능하다. 열이 많이 발생하지 않아 생체 친화적이다. 현재 가장 추천되는 광조사기 형태이다
3) Plasma-Arc(PAC)
Xenon Arc 램프를 사용하며 1500~2500 mw/㎠ 정도의 강력한 빛 에너지를 방출한다. 광강도가 높으며 Xenon 램프의 수명도 길다. 그러나 많은 열에너지가 나오므로 치아와 주위 조직의 보호에 조심해야 한다. 3초만에 중합이 완성된다고 광고되어 많은 치과의사와 스탭에게 소개되었으나(특히 교정과 영역), 연구 실험에 의하면 대부분의 치과재료는 중합이 3초만에 이루어지지 않는 것으로 밝혀져, 중합과 접착 실패의 원인을 제공하였다.
 또한 Curing이 작아서 광조사 면적당 효율이 부족하고 비용은 높아 LED와 Halogen에 비해 추천되지 않는다. 넓은 면적을 한번에 Curing하려면 거리를 띄워야 하는데 그렇게 되면 Power가 LED보다 못하게 된다.(Fig.21)

4) Argon Laser
CQ에 맞는 파장을 가지고 있어서 중합 가능하나 비용이 많이 들고 다른 장점이 없어서 추천되지 않는다.

4. Adhesion Incompatibility
한가지 본딩제로 모든 접착시술을 하려고 하면 접착제 두께와 산도(pH)가 중요하다. 특히 Self-cure와 Dual-cure되는 접착제(Luting cement), Core material 사용하려면, 1step 본딩제와 2step 본딩제 일부는 Acidic monomer에 의하여 산도(pH)가 비교적 강한 산성을 보인다. 산성이 강하면 접착에 문제를 일으킬 수 있다.
Dentin 표면에 본딩제(Adhesive)를 발라 접합시키려면 중합된 본딩제 위에는 Oxygen inhibiting layer가 생긴다. 이 본딩제와 Dual-cure나 Self-cure 형태의 접착제(Luting cement), Core material을 결합시키려면 본딩제의 산도가 중요한 변수가 된다.(Fig 28-1) 만약 Dentin을 접착 중합시킨 본딩제가 Acidic monomer가 주성분으로 산성(Acidic)을 띤다면 본딩제 위의 Oxygen inhibiting layer도 산성(Acidic)의 성분을 갖게 된다.(Fig.28-2)
이 본딩제와 Self-cure 혹은 Dual-cure 접착제(Luting cement)나 Core material을 접착시키면 Oxygen inhibiting layer의 Acidic 성질과 Core나 Luting cement의 Base 성분인 Amine 반응을 하여 산염기반응(Acid base reaction)이 일어나서 원하는 이상적인 결합에 실패하게 된다.(Fig.28-3) 그러므로 Dual-cure/self-cure luting cement를 사용활 경우에는 3step 본딩제와 2step 본딩제 중에 산성도가 적은(ph≥4.0) 제품을 사용하는 것을 추천한다.
일부 본딩제(Optibond, Primer Bond NT or XP bond)는 Sodium salt of sulfinic acid가 들어 있는 Self-cure activator를 사용하게 하여 위에서의 문제들을 해결하고 있다.

5. Insufficient amount of Adhesives
최선의 본딩을 위해서는 상아질 에칭 후에 바른 본딩제가 Hybrid layer 위에 충분한 두께의 Resin층을 만들어 놓아야 된다. (Fig.29)
본딩제는 Dentin enamel에 따라 다르게 적용시켜야 하며 Dentin의 위치에 따라 다르게 시술해야 한다.
Enamel 주성분(Table.4)은 무기질(Polycrystalline calcium hydroxyapiatite, 92~96%)이며 수분(3~4%)과 단백질 성분(1%)이 최소여서 인산으로 Etching한 후 수분을 조절할 필요 없어서 Dentin과 달리 바람불어 Dry시킨 후 본딩제를 사용하면 되기에 복잡한 표면 처리가 필요 없어서 Technique sensitive하지 않다.
 수분이 거의 없는 관계로 더 안정적인 결합을 얻을 수 있는 Hydrophobic한 Monomer를 사용할 수 있다. 일반적인 치료 술식에서는 본딩제를 충분히 바르고 바람을 불어 Thinning한 후 광조사하면 된다.
 그와 반면 Dentin은 수분이 13%이고 단백질도 18%나 되어 표면의 처리가 Enamel보다 어렵고 중요하다. 또한 치아 내에서의 Dentin 위치에 따라 상아세관(Dentinal tubule)의 크기와 밀도가 달라서 수분조절 방법과 본딩제 바르는 술식에 차이가 있다.
A 지점에(Fig.30)서의 Dentin 표면(Superficial dentin)에는 Dentinal tubule의 크기가 적고 단위 면적당 숫자가 적다. 표면 수분 처리가 쉽고 많은 양의 본딩제를 사용하지 않아도 된다.
반면 B지점(Fig.30)의 표면(Deep dentin, 심층 상아질)은 많은 Dentin tubule이 촘촘하게 있어서 수분의 이동이 많아서 표면에 적당량의 수분을 유지하기 위해 신경을 많이 써야 하며, 본딩제를 치면에 바르면 쉽게 흡수되어 버려 많은 양의 본딩제를 사용해야만 표면이 반짝거리는(Glossy) 상태로 확인이 된다. Grossy한 상태가 되어야 원하는 두께의 Resin 층이 형성된 것을 확인할 수 있다.

6. Over wet phenomenon
모든 노력을 다해서 최선의 술식으로 접착을 시도해도 항상 성공적인 본딩 결합이 일어나지 않을 수 있다. 치질, 특히 상아질 안쪽은 살아서 변화하는 조직이라서 본딩제를 바르거나 광조사기로 Curing하는 동안 Tubule에서 수분이 올라와 완전한 Bonding과 Sealing을 이루지 못할 수 있다.(Fig 31)

Fig.15-1 Rubberdam
Fig.15-2 Gingival cord
Fig.16-1 추천되지 않은 제품
Fig.16-2 최선의 방법

☞ Clinical Tip
1) 가능하면 Gingival cord와 Rubberdam을 사용한다. 차선으로는 Gingival cord 혹은 Clamp를 같이 사용한다.
2) 지혈제 사용을 최소화 하며, 사용시 강한 물로 오랫동안 세척 시켜야 한다.
3) Temporary crown inlay/onlay를 붙일 때  완전히 Sealing될 수 있도록 한다.

Fig.17-1 Desciccated surface
Fig.17-2 Wet /moisture surface

☞ Clinical Tip
1) 결국 본딩제의 용매성분을 잘 알아보고 치면을 준비해야만 좋은 결과를 얻을 수 있다. 아세톤이 용매인 ONE-STEP Plus(Bisco)는 Wet(살짝 젖은 듯)한 정도가 되어야 최고의 본딩력을 얻을 수 있는데 너무 물이 많으면 희석되고 수분제거가 쉽지 않아 좋은 본딩을 기대하기 어렵다. Single bond2(3M ESPE)와 같은 알코올이 주 용매인 경우에는 5% 정도의 물이 함께 들어 있어 Moisture(살짝 물기가 있는)정도의 치아 표면이 준비되면 최고의 결합력을 얻을 수 있다.
2) 본딩제 유효기간을 확인하고 잘 보관, 준비하고  치면에 결합력을 최대로 하는 방법으로 올려 놓는다.

Fig.18 QTH
Fig.19 LED
Fig.20 PAC
Fig.21 PAC은 작은 직경이라 대구치 전체를 광조사 하려면 약 10mm 정도 떨어져야 하여, 광강도가 1/3 이하로 떨어진다.
Fig.22 Argon Laser

☞ Clinical Tip
1) Turbo tip을 사용하면 가까운 곳에서의 Power는 높으나 거리가 떨어지기 시작하여 대략 4mm 지점에 이르면 Regular tip보다도 Power가 오히려 떨어지는 것을 발견할 수 있다. (Fig 23-1,2)

2) 치면에서 1mm 떨어진 곳에서 500~600mw/㎠에 10초를 광조사 하는 것을 기준으로 할 때, 깊은 와동은 약 2배 정도,  강화형 레진 Post 등 사용시 광원에서 10~15mm 떨어진 Canal 속은 30~60초 정도를 해주어야 중합이 완전히 일어난다고 할 수 있다.(Fig 24)

3) Power가 2배가 되도 중합력이 두배 되는 것은 아니다. 1.44배가 된다. 광조사가 2배가 되면 광중합 속도가 2배가 되지 않기에 광조사의 세기가 높여서 광조사 시간을 줄이는 것은 불가능하다.

Fig. 23-1 Turbo tip
Fig. 23-2 빛의 퍼짐 정도
Fig.24

4) Curing light에서 충분한 양의 광조사가 나오게 하려면 3가지를 주의해야 한다.
 ① Keep clean (light tip & Unit). (Fig.25 ) 매일 전구 쪽과 curing tip을 닦아 줘야 한다.

Fig.25

② 일주일에 한번씩 광강도(light intensity)를 재서 광조사기 램프등의 상태를 체크한다. (Fig.26)

Fig.26 Maesuring light intensity

③ 시술 중 광조사기의 연속 조사시 LED는 약 7분간은 같은 광강도(Light intensity)를 유지하나 Halogen은 점차 광강도가 줄어들어서 여러 치아 사용시 (Porcelain laminate 6~10개)치아미백시술(Office bleaching) 광강도가 줄어들 것을 예상해야 한다.

Fig. 27 LED는 20회 연속 조사시 같은 광강를 유지하고 Halogen은 점차 광강도가 떨어지는 것을 알 수 있다.
Fig.28-1
Fig.28-2
Fig.28-3

☞ Clinical Tip
Acidic primer를 가진 본딩제는 Dual-cure/Self-cure 제품과 사용할 때 주의를 기울여야 한다

Fig.29 적당한 두께의 Bonding resin이 필요함

Table.4 Enamel & Dentin 성분(wt %)
Fig.30 표면에 따른 본딩제

☞ Clinical Tip
수분 조절에 힘쓰고 표면이 Glossy할 때까지 바른후 광조사한다.

Fig.31 Over wet Phenomenon

☞ Clinical Tip
1) 접착 치료에 대한 매뉴얼을 확립하여 교육과 진료 술식에 표준을 갖는다. 실수를 최소화하며 숙련도를 높여서 접착 치료의 성공율을 높여야 한다.
2) 재료를 선택하며, 재료에 대한 충분한 이해와 술식에 대한 확신을 갖고 치료에 임한다.
3) 교합에 대한 이해와 적용으로 접착 치료에서의 실패를 최소화 한다.

최상윤 원장

서울치대 졸
인디애나대 대학원 졸
파인트리네트워크 대표
파인트리치과(여의도) 대표원장
(가칭) 접착치의학회 기획이사