그래피 SMA “열성형 교정장치보다 두께 균일”…국제 공동연구서 확인

[이데일리 나은경 기자] 그래피(318060)의 직접 3차원(3D) 프린팅 형상기억 투명교정장치(SMA)가 기존 열성형 투명교정장치보다 치아에 강하게 밀착하면서도 실제 치아에 전달하는 교정력은 임상 권장 범위를 유지한다는 연구 결과가 나왔다. 제조 후 두께도 열성형 장치보다 상대적으로 균일하게 유지됐다.

그래피는 형상기억 소재 ‘테라하즈 TC-85’로 직접 3D 프린팅한 SMA와 고성능 열성형 투명교정장치의 힘 전달 특성을 30일간 비교한 국제 공동연구 결과가 세계치과의사연맹(FDI World Dental Federation)의 공식 학술지 ‘인터내셔널 덴탈 저널’(International Dental Journal)에 게재됐다고 8일 밝혔다. 그래피 김훈 수석연구원도 공동저자로 참여했다.

이번 연구에 사용된 3D 프린팅 SMA와 열성형 투명교정장치의 제작 및 실험 과정 개요도 (자료=그래피)

이번 연구에는 독일·사우디아라비아·아랍에미리트(UAE)·이집트·한국 연구진이 참여했다. 연구진은 그래피의 TC-85로 직접 3D 프린팅한 SMA와 3중 구조 소재 ‘젠두라 플렉스’(Zendura FLX)로 제작한 열성형 투명교정장치를 대상으로 치아 접촉력과 실제 치아에 전달되는 3차원 교정력, 제조 후 두께 등을 비교했다.

연구 결과 SMA의 초기 치아 접촉력은 149.7±25.6N으로 열성형 장치의 69.8±9.0N보다 약 2.1배 높았다. 연구진은 SMA의 제조 후 두께와 기존 연구에서 보고된 치아 적합성 등이 이러한 차이에 영향을 미쳤을 가능성이 있다고 분석했다.

다만 높은 접촉력이 실제 치아에 과도한 힘을 가한다는 의미는 아니었다. 상악 앞니를 0.2㎜ 이동시키는 조건에서 측정한 실제 3차원 교정력은 노화 전 두 장치 모두 약 0.1~0.5N 범위였다. 연구진은 이를 기존 연구에서 제시된 임상 권장 범위에 해당하는 수준으로 평가했다. SMA가 치아와 상대적으로 강하게 접촉하면서도 실제 이동에 필요한 힘은 적정 수준으로 전달했다는 설명이다.

제조 후 두께에서도 차이가 나타났다. 제작 전 설정 두께는 TC-85가 0.75㎜, 젠두라 플렉스가 0.76㎜로 비슷했다. 그러나 제작을 마친 열성형 장치는 부위에 따라 0.3~0.5㎜까지 얇아진 반면 SMA는 0.8~1.1㎜로 측정됐다. 열을 가한 시트를 치아 모형에 눌러 성형하는 기존 방식과 달리 직접 3D 프린팅 방식은 부위별 두께 변화가 상대적으로 작았다는 게 연구진의 분석이다.

연구에서 SMA의 한계도 확인됐다. 일부 부위에서는 실제 출력물이 설계 두께보다 두껍게 제작되는 현상이 나타나 출력 정밀도를 높이기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 나타났다.

특히 이번 실험만으로 SMA의 형상기억 효과까지 확인한 것은 아니다. 장치 노화는 37℃ 수중에서 진행됐지만 힘 측정은 약 25℃의 건조한 실온에서 이뤄졌다. 연구진은 이를 연구의 한계로 제시하면서 실제 구강과 유사한 온도·습윤 환경에서 형상기억 특성을 반영한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.

김훈 그래피 수석연구원은 “재료 자체의 물성만으로는 완성된 투명교정장치가 실제 치아에 전달하는 힘을 모두 설명하기 어렵다”며 “이번 연구는 완성된 장치를 직접 비교해 치아와의 접촉력과 실제 교정력, 제조방식에 따른 두께 차이를 함께 분석했다는 데 의미가 있다”고 말했다.

심운섭 그래피 대표는 “이번 연구를 통해 SMA의 가능성과 함께 출력 정밀도와 치아 이동 방향에 따른 힘 제어 등 앞으로 고도화해야 할 과제도 확인할 수 있었다”며 “실제 구강환경에서 형상기억 특성까지 반영한 연구를 이어가며 관련 근거를 축적하겠다”고 말했다.