Tensile bond strengths of five luting agents to two CAD-CAM

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Tensile bond strengths of five luting agents to two CAD-CAM Powered By Docstoc
					Tensile bond strengths of five luting agents to two

CAD-CAM restorative materials and enamel


                        Jeffrey Chai Chang, Deborah A. Hart, Allan W. Estey, Jarvis T. Chan


Abstract
Statement of problem
CAD-CAM 수복 재료는 높은 심미 수준과 짧은 기공 시간 때문에 보편화되었다. 불행하게
도 이러한 재료들은 brittle 하고 높은 교합력 하에서 파절되는 경향을 보인다.


Purpose
이번 실험 연구의 목적은 5가지의 luting agent를 사용해 2가지의 CAD-CAM 수복 재료와
법랑질 간의 인장 접착력 평가에 있다.


Material and methods
Dicor MGC(n=50) 또는 Cerec system의 Cerec Vitablocs Mark II (n=50) 를 이용해 3mm
지름의 bonding surface와 5mm 지름의 base를 가진 100개의 원뿔대가 만들어졌다. 최근
에 발거된 우식이 없는 100개의 전치의 법랑질 표면을 0.9% 식염수와 0.25% NaN3 용액
에 담가 보관한 후 320 grit size의 sandpaper로 처리하였다. 실험에 사용된 2가지 시스템
재료의 접착면을 air abrasion 처리와 화학적 부식처리 후에 준비된 법랑질 표면에 5가지
접착 재료로 cementation 하였다.(Vita Cerec Duo Cement, EnForce, Panavia 21, C&B
Metabond, Fuji Duet) 모든 시편은 5~55°C 사이의 각 온도에서 30초 씩 1000번의 열 처
리를 거쳤다. 인장력(MPa)은 파절이 일어날 때 까지 universal testing machine으로 시편의
접착면에 수직으로 적용되었다. 파절 패턴은 10배의 배율로 현미경으로 관찰하였다. 각 접
착력의 차이는 Turkey-Kramer test(α=.05)를 통해서 분석하였다.


Result
Dicor MGC의 법랑질에 대한 평균 접착력(MPa)은 EnForce (10.12±2.25), Panavia 21
(7.28±1.77), Cerec Duo (5.32±1.65), Fuji Duet (3.73±1.78), C&B Metabond (3.11±1.11)
의 순으로 나타났다. EnForce는 다른 접착제들에 비해서 월등한 접착력을 보였다. Cerec
Vitablocs   Mark   II    의   평균    인장     접착력은      다음과     같다.    Fuji   Duet(11.51±2.79),
EnForce(9.44±2.03),       C&B    Mtabond(8.98±3.29),    Cerec   Dou(8.66±4.71),    Panavia
21(5.10±2.49) 이 그룹에서는 Fuji Duet와 EnForce는 그리 큰 차이가 나지 않았다. 그러
나 Fuji Duet와 나머지 다른 접착제와의 접착력은 큰 차이를 보였다. Cerec Vitablocs Mark
II(8.74 MPa) 의 법랑질에 대한 평균 접착력이 Dicor MGC(5.91 MPa) 보다 더 높았다.


Conclusion
Dicor MGC 그룹에서는 EnForce가 다른 접착제에 비해서 월등히 높은 접착력을 보였다.
Cerec Vitablocs Mark II 그룹은 Fuji Duet가 EnForce를 제외한 다른 접착제들에 비해서
훨씬 높은 접착력을 보였다.


전치부 수복에 있어서 심미성이 첫번째 고려 사항이 된다. Veneers는 심미성과 치아의 외
형을 보존적으로 수복하는 방법일 것이다. CAD-CAM 재료와 수복 시스템의 출현과 함께
veneers 는 컴퓨터의 도움을 받아 짧은 시간 내에 제작이 가능해 졌다. 이는 환자와 술자
모두에게 장점이 된다.
CAD-CAM      시스템에   사용되는   재료들은    30%   glass   matrix에   70%의   tetrasilicic
fluoromica crystal 이 침전된 Dicor MGC(machinable glass ceramic)와 장석 도재인
Cerec Vitablocs Mark II 가 있다. 이 재료들은 brittle하고 쉽게 파절 되므로 이러한 수복
물의 수명을 연장하기 위해 건전한 치질에 레진 접착제를 사용한다. 중합 수축은 레진의 또
다른 성질이다. Veneer와 치질 간의 긴밀한 밀폐를 확실히 하기 위해 강력한 접착 레진이
추천된다.
CAD-CAM 재료의 성질에 대한 연구는 그리 많이 이루어 지지 않았다. 이 연구의 목적은
5가지의 luting agent를 사용해 2가지의 CAD-CAM 수복 재료와 법랑질 간의 인장 접착력
평가에 있다.


MATERIAL AND METHODS
Dicor MGC blocks 와 Cerec Vitablocs Mark II blocks를 이용해 3mm 지름의 bonding
surface와 5mm 지름의 base를 가진 100개의 원뿔대가 만들어졌다. Cerec system은 실제
환자에서 제작 과정을 연출하기 위해 사용되었다.
최근에 발거된 우식이 없는 100개의 전치를 0.9% 식염수와 0.25% NaN3 용액에 담가 보
관하였다. 치근을 high speed carbide bur 로 절단하였고 치관은 디스크 모양의 자가 중합
레진에 함입시켰다. 치관의 법랑질 표면은 Buehler Variable Speed disks의 sandpaper로
처리되었다. 5가지의 접착제가 연구에 사용되었다. : Vita Cerec Duo Cement, EnForce,
Panavia 21, C&B Metabond, Fuji Duet. (Tab.1) 10개의 치아 시편을 각 세라믹 재료와 접
착제를 적용시켰다.
             Table I. Luting agents used in this study


Commercial name       Composition          Polymerization        Manufacturer


Vita Cerec Duo          Bis-GMA                Dual         Vident, Balwin Park, Calif


EnForce                 Bis-GMA                Dual            Caulk, Milford, Del


Panavia 21              Bis-GMA                Auto          J. Morita, Tustin, Calif


C&B Metabond             PMMA                  Auto         Parkell, Farmingdale, NY


Fuji Duet         Bis-GMA, glass ionomer       Auto         GC Corp., Tokyo, Japan




Vita Cerec Duo cement 그룹은 세라믹 표면을 15초 동안 50 μm aluminum oxide로
airborne particle abrasion 처리를 하였다. 60초 동안 etching(Vita Cerec Etchant Gel)을
하였다.         세라믹      표면은         물로        수세하고            공기로         말렸다.             표면에   silane   coupling
agent(Silicoup)를 적용하고 다시 공기로 말렸다. 법랑질 표면을 45초동안 산 부식 처리 하
였다. 시편을 수세하고 건조하였다. 표면은 Cerec Duo Bond를 바르고 Optilus 400 Curing
light로 450 mW/cm2 강도로 5mm 거리에서 40초 동안 광중합 하였다. 모든 광중합 과정
에서 동일한 광원을 사용하였다. 접착시에 Vita Cerec Duo Cement를 mix하고 접착 표면에
발랐다. 이 시편들을 finger pressure로 합착 시키고 각 면에서 40초 동안 3면에서 총 120
초 광중합 하였다.
EnForce 그룹은 세라믹 표면을 air abrasion 후 Dicor Etching Gel 을 1분동안 적용하고
수세 후 건조하였다. 그리고나서 세라믹 표면을 Dicor Coupling Agent로 3분동안 적시고
15초 동안 건조했다. 법랑질 표면을 Tooth conditioner Gel(Dentsply)로 45초 처리 후 수
세하고 건조 시켰다. Pro Bond Adhesive를 brush 로 바르고 air로 펴준 후 20초 동안 광중
합 하였다. 접착 동안 EnForce 접착제를 mix해서 접착면에 적용하였다. 시편을 finger
pressure로 합착하고 40초 씩 3면에서 120초 동안 광중합 하였다.
Panavia 21그룹은 세라믹 표면을 air abrasion 후 Panavia Etching Agent V를 5초 동안 적
용 후 수세, 건조 했다. 다음, Clearfil Porcelain Bond를 적용하고 건조시켰다. 법랑질 표면
은 30초 동안 부식시키고 수세, 건조 하였다. Ed Primer Lique A, B를 섞어서 brush로 표면
에 적용 후 60초 동안 유지 후 건조했다. 접착 동안 Panavia 21 TC 2 paste를 mix 해 접
착면에 적용했다. 이 시편들은 경화할 때 까지 finger pressure를 가했다.
C&B Metabond 그룹은 air abrasion 후 Dicor Etching Gel로 1분간 세라믹 표면 처리를 한
후 수세, 건조하였다. Dicor Coupling Agent를 3분간 적용 후 15초 동안 건조하였다. C&B
Metabond의 catalyst 와 base를 mix 하여 접착면에 도포하였다. 법랑질 표면은 Tooth
Conditioning Gel로 45초 동안 처리하고 물로 세척 후 건조하였다. 법랑질에도 catalyst와
base를 mix 하여 도포하였다. 접착동안 catalyst와 base, powder를 mix하였다. 접착제를
접착면에 도포하였고 시편에 경화할 때까지 finger pressure를 적용하였다.
Fuji Duet 그룹은 air abrasion 후 Dicor Etching Gel로 1분간 세라믹 표면 처리를 한 후
수세, 건조하였다. Dicor Coupling Agent를 3분간 적용 후 건조하였다. 법랑질 표면은 Fuji
Duet Conditioner로 20초 동안 처리하고 물로 세척 후 가볍게 공기 건조하였다. 접착동안
접착제를 빠르게 mix하고 접착면에 도포하였다. 시편에 경화할 때까지 finger pressure를
적용하였다.
시편이 모두 접착된 후 5~55°C 사이의 물에 담겨 각 온도에서 30초씩 1000 번의 열처리
를 시행하였다. 그리고나서 특별히 제작된 jig에 시편을 올렸다.(fig. 1)

Fig. 1. Loading jig for testing.




인장력은 universal testing machine으로 파절될 때 까지 0.5mm/min 의 crosshead speed
로 시편에 적용되었다. 파절 형태는 10배의 배율로 현미경 관찰 되었다. 인장력 자료는
Turkey Kramer test로 차이가 분석되었다. 모든 시편은 한명의 검사자에 의해 테스트 준비
되고 테스트 되었다. 파절 형태도 동일한 검사자에 의해 adhesive, cohesive failure가 평가
되었다.


RESULT
평균 인장력, 표준 편차, 표준 오차 등이 표2에 나와 있다. Dicor MGC 그룹 내에서 가장
높은 접착력은 EnForce(10.1 MPa)와 Cerec Vitablocs Mark II 그룹에서 Fuji Due (11.5
MPa)
표 3에서 보였듯이 Dicor MGC 그룹에서 EnForce는 다른 접착제들에 비해서 훨씬 높은 접
착력을 나타냈다. 표 4에서는 Cerec Vitablocs Mark II 그룹내에서 EnForce, Fuji Duet,
C&B Metabond, Cerec Duo사이에 큰 차이를 보이지 않았으나 Fuji Duet의 접착력은
Panavia 21의 그것보다 훨씬 높음을 보였다.
두 세라믹 재료에서 시멘트 파절 형태의 검사에서 시멘트와 법랑질 계면 또는 법랑질 내에
서의 파절은 보이지 않았다. 접착제의 파절 양상은 표5에 나타나있다. Dicor MGC 그룹에서
파절은 시편의 79.56%에서 Dicor MGC와 접착제 계면에서의 adhesive fx. 를 보였고
20.44%에서 Dicor MGC 내의 cohesive fx.를 보였다. Cerec Vitablocs Mark II 그룹에서는
74%의 adhesive fx. 와 24%의 cohesive fx.를 보였다. 모든 시편 사이에서 76.78%의 세
라믹과 접착제 계면의 adhesive fx.를 나타냈으며 23.22%의 세라믹 내의 cohesive fx.를
나타냈다.



  Table II. Mean bond strengths of cements with Dicor MGC or Cerec Vitablocs
                                Mark II in MPa


Material                                Number of specimens                Mean      SD     SE


Dicor, Cerec Duo                                10                         5.32      1.65   0.52


Dicor, EnForce                                  10                         10.12     2.25   0.71


Dicor, Panavia 21                               10                         7.28      1.77   0.56


Dicor, Metabond                                 10                         3.11      1.11   0.35


Dicor, Fuji Duet                                10                         3.73      1.78   0.56


Vita, Cerec Duo                                 10                         8.66      4.71   1.49


Vita, EnForce                                   10                         9.44      2.03   0.64


Vita, Panavia 21                                10                         5.10      2.49   0.79


Vita, Metabond                                  10                         8.98      3.29   1.04


Vita, Fuji Duet                                 10                         11.51     2.79   0.88




Table III. Tukey-Kramer test, effects of cements with Dicor MGC


Material                  Vs       Difference        Critical difference   P value


Metabond            Panavia 21*      4.17                   2.28            .001


                    Cerec Duo*       2.21                   2.28            .002


                       Fuji Duet     0.62                   2.28            .360


                     EnForce*        7.01                   2.28            .010


Panavia 21            Cerec Duo      1.96                   2.28            .860


                     Fuji Duet*      3.55                   2.28            .002


                      EnForce*       2.84                   2.28            .004
Cerec Duo                  Fuji Duet                 1.59                 2.28                 .005


                          EnForce*                   4.80                 2.28                 .001


Fuji Duet                 EnForce*                   6.39                 2.28                 .001




*
Significantly different at the level of   =.05.




Table IV. Tukey-Kramer test, effects of cements with Cerec Vitablocks Mark II


Material                             Vs                     Difference           Critical difference               P value


Metabond                       Panavia 21*                    3.88                      2.28                        .007


                                Cerec Duo                     0.32                      2.28                        .860


                                 Fuji Duet                    2.54                      2.28                        .080


                                  EnForce                     0.46                      2.28                        .708


Panavia 21                     Cerec Duo*                     3.56                      2.28                        .046


                                Fuji Duet*                    6.41                      2.28                        .001


                                 EnForce*                     4.34                      2.28                        .001


Cerec Duo                        Fuji Duet                    2.86                      2.28                        .110


                                  EnForce                     0.78                      2.28                        .500


Fuji Duet                         EnForce                     2.07                      2.28                        .071




*
Significantly different at the level of   =.05.




     Table V. Fracture patterns of cements with Dicor MGC or Cerec Vitablocs


Material                                               Dicor MGC                                  Cerec Vitablocs


Vita Cerec Duo                                     77% AdDC, 23% CoD                           40% AdVC, 60% CoV


EnForce                                           73.3% AdDC, 26.7% CoD                        90% AdVC, 10% CoV


Panavia 21                                         60% AdDC, 40% CoD                                   100% AdVC


C&B Metabond                                      87.5% AdDC, 12.5% CoD                        85% AdVC, 15% CoV
Fuji Duet                                          100% AdDC                               55% AdVC, 45% CoV




AdDC, Adhesive failure between Dicor and cement; CoD, cohesive failure within Dicor; AdVC, Adhesive failure between

Vitablocs and cement; CoV, cohesive failure with Vitabloc.




DISCUSSION
Dicor MGC는 70%의 tetrasilicic fluoromica crystal이 30%의 matrix(mainly silica)에 침
전된 glass ceramic이다. Cerec Vitablocs Mark II 는 장석 도재로서 마모 저항성이 법랑질
과 유사한 세라믹이다. 그에 반해 Dicor MGC는 법랑질 보다 훨씬 잘 마모된다. Siervo 등
은 시편의 직접, 간접 제작법의 정확도를 비교했고 CELAY를 이용한 machined ceramic
restoration 직접법이 인상과 die를 이용한 간접법보다 훨씬 정확함을 밝혔다. 그러므로 미
리 제작된 세라믹 블록으로부터 인레이, 온레이, veneer 등을 깎을 수 있는 CELAY를 이용
한 직접법은 간접법보다 더 정확한 변연 적합도를 재현할 수 있다.
Roulet 등은 산부식이 ceramic-composite bonding을(24.5MPa in dry storage, 24.2 MPa
in wet storage) 유지, 증진 시키는데 가장 유효한 방법임을 발표했고 airborne particle-
abraded 시편은 건조 실험을 했을 때 좋은 접착(18MPa) 을 형성함을 보였다. airborne
particle-abraded 시편의 접착력은 water storage 시에 50% 감소했고, 600 grit SiC
abrasive 는 가장 낮은 접착력을 보였고 물에 보관시 75%의 접착력 감소를 보였다. 이번
연구에서는 3가지의 다른 산 부식 재료가 사용되었다.: 35%의 인산을 함유하고 60초의 추
천 시간을 가진 Vita Cerec Etchant, ammonium bifluoride 를 함유하고 60초의 부식 시간
을 가지는 Dicor Etching Gel, 40%의 인산을 함유하고 5초의 부식시간을 가지는 Panavia
Etching Agent V. 이 연구에서 프로토콜은 제조자 추천 방법에 의해 행해졌다. Panavia 의
5초 동안의 부식 시간은 술식을 적절히 수행하기 위해서는 매우 짧다고 생각됐다. 또한 모
든 시편에 airborne particle abrasion 과 화학적 부식이 모두 적용된 것 뿐 아니라 열 처리
도 행해졌는데 이는 Roulet의 연구에서의 wet storage와 비슷하다. 접착력은 3.11~
11.51MPa의 범위를 보였다. 이 연구의 결과를 Roulet 등의 결과에 비교해 볼 때 다음과
같다. 1) 산 부식한 시편을 물에 보관시 보다 낮은 접착력을 가진다. 2) air abrasion한 시편
을 물에 보관시에는 비슷한 접착력, 3) 600 grit SiC abrasive로 갈아낸 시편을 물에 보관했
을 때 보다는 높은 접착력 을 가진다.
Hickel 등은 화학 부식 재료인 Vita-Cerec-Etch 와 silane coupling agent인 kulzer
Silicoup 를 사용해 5가지 bonding composite resin(Tulux Cem, Brilliant Duo Cement,
ABC Dual, Dual Cement, Microfil Pontic C)의 Cerec Ceramic에 대한 인장 접착력을 연구
했다. 평균 인장 접착력은 모든 5가지 접착제에서 약간 높은 편이었다. 그러나 대부분의 접
착제가 현재 쓰이지 않는다. Yoshida 등은 2가지 레진 접착제(Link Max, Vita Cerec Duo
Cement)와 1가지 bonding agent(Repair Bond II), 2가지 silane coupling agent(G-Cera
Cosmothch II, Porcelain Bond) 를 사용해 CAD-CAM composite material(GN-I) 의 전단
접착력을 연구했다. 평균 전단 접착력은 조절군으로서 표면처리를 하지 않은 Link Max에서
21.5, link Max 와 Repair Bond II 를 사용 시 22.3, link Max 와 G-cera Cosmotech를 사
용 시 33.7 MPa 였다. 다른 조절군인 표면 처리를 하지 않은 Vita Cerec Duo Cement
는 21.4의 평균 전단 접착력을 보였다. Vita Cerec Duo Cement와 Porcelain Bond 를 사용
했을 경우 평균 전단 접착력은 31.4MPa였다. 이러한 전단 접착력은 매우 높았다.
이 연구의 모든 시편은 76.78%에서 세라믹과 접착제 사이에서 adhesive fx를 보였으나 상
아질과 시멘트 사이에서는 파절을 보이지 않았다. 그러므로 세라믹과 시멘트 사이 계면에서
더 약한 결합이 존재한다. 앞으로의 연구는 접착력을 개선 하기 위한 세라믹의 표면처리에
집중되어야 할 것이다.
모든 Cohesive fx.는 세라믹 내에서 일어났다. Dicor MGC 그룹에서 대부분의 cohesive fx.
는 완전히 세라믹 내에 존재하였고 파절 부위는 접착면에서 먼 곳에 존재했다. 이는 Dicor
MGC 가 깨지기 쉬움과 접착력이 재료의 강도보다 높음을 의미 하는 것이다. 그에 반해
Cerec Vitablocs Mark II 그룹에서는 대부분의 파절은 부분적으로 세라믹의 cohesive fx.
와 부분적으로 세라믹과 시멘트의 계면에서의 adhesive fx.가 섞여 구성되었다. 종합적으로
파절 부위는 접착 면에 존재했다. Dicor MGC에 비교해서 cohesive fx는 높은 빈도와 높은
접착 강도를 보였다. 이는 Cerec Vitablocs Mark II 가 Dicor MGC 보다 시멘트와 강한 결
합을 가짐을 나타낸다고 해석이 가능하다.
접착력은 수복물의 변연 적합도와 미세 누출에 관련이 있다. 이번 연구에서 접착제는
Cerec Vitablocs Mark II에 더 잘 붙었다. 이러한 결과는 Cerec Vitablocs Mark II가 더 나
은 유지, 변연 적합, 낮은 미세누출을 가짐을 나타낸다.
이번 연구에는 몇가지 한계가 존재한다. 구강내에서 치관은 인장, 전단, 압축, 사선, 종합적
인 힘 등의 여러가지 타입의 힘을 받게 된다. 이 연구는 단지 인장력만을 평가했다. 하악의
다양한 움직임과 다른 교합 패턴 때문에 실험적으로 힘을 재현하기는 매우 힘들다. 입안의
상태가 매우 다양하고 개인의 식사 습관에 의존하기 때문에 구강의 환경을 재현하는 것 또
한 매우 힘들다. 구강내의 환경을 나타내기 위해 열처리가 사용되었지만 이것이 정확히 그
것을 표현했다고 볼 수 없다. 다른 한계는 세라믹의 두께이다. 임상적으로 ceramic veneer
facing의 추천 두께는 1mm 이다. 그러나 이번 연구의 세라믹 원뿔대는 5mm의 두께를 가
졌다. 실험 디자인 때문에 1mm 세라믹의 인장력은 평가할 수 없었다. 앞으로의 연구는 구
강내의 환경에 가깝게 모델을 형성하고 하악의 실제 운동을 재현하는 것이 필요하다.


CONCLUSIONS
이번 실험 연구는 Cerec Virablocs Mark II의 평균 인장 접착력이 Dicor MGC보다 훨씬 높
음을 나타냈다. 두가지 세라믹 모두에서 EnForce와 Fuji Duet사이에서는 접착력의 큰 차이
를 보이지 않았으나 EnForce의 접착력은 나머지 3개 접착제보다 훨씬 높았다. Dicor MGC
그룹에서 EnForce는 다른 4가지 재료들 보다 훨씬 높은 접착력을 나타냈다. Cerec
Vitablocs Mark II 그룹에서는 Fuji Duet 과 EnForce 사이의 접착력에는 큰 차이가 없으나
Fuji Duet은 EnForce를 제외한 3가지 재료보다 훨씬 높은 접착력을 나타냈다.
두가지 세라믹 모두에서 cohesive 파절(23.22%)에 비해 adhesive 파절(76.78%)이 대부분
을 차지했다. Dicor MGC 그룹에서 79.56%의 adhesive 파절과 20.44%의 cohesive 파절이
일어났다. Cerec Vitablocs 그룹에서는 74%의 adhesive 파절, 26%의 cohesive 파절이 일
어났다. Cerec Vitablocs Mark II 가 cohesive 파절이 약간 더 많았으나 그 차이는 심하지
않았다.

				
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