[치과신문_이가영 기자 young@sda.or.kr] 차세대 티타늄 합금 임플란트의 인체 적용 가능성이 임상시험을 통해 확인됐다.

한림대성심병원 구강악안면외과 양병은·변수환·박상윤 교수 연구팀은 기존 티타늄보다 높은 강도와 뼈와 유사한 물리적 특성을 갖춘 β형 티타늄 합금(Ti-Nb-Zr, 이하 TNZ) 임플란트를 개발하고, 이를 사람을 대상으로 한 임상시험에서 검증했다고 밝혔다.

현재 치과 임플란트 재료로 널리 사용되는 순수 티타늄은 생체 적합성이 높다는 장점이 있지만, 강도와 내구성 측면에서 한계가 지적돼 왔다. 특히 임플란트 직경이 얇거나 교합력이 큰 경우 장기간 사용 시 파절 위험이 존재하며, 주변 뼈보다 강도가 높아 ‘응력 차폐’ 현상이 발생할 수 있다는 점도 문제로 꼽힌다.

연구팀은 이러한 한계를 개선하기 위해 니오븀과 지르코늄을 첨가한 TNZ 합금을 개발했다. 티타늄에 니오븀 약 40%, 지르코늄 약 7%를 혼합한 것으로, 재료 특성과 임상 성능을 함께 평가했다.

먼저 재료 분석 결과, 전자현미경과 에너지분산형 분광기를 통해 합금 성분이 표면 전반에 균일하게 분포된 것이 확인됐다. 기계적 특성 평가에서는 TNZ 합금의 인장강도가 평균 1139MPa로 기존 티타늄보다 약 27% 높게 나타났으며, 탄성계수는 75GPa로 낮아 뼈와 유사한 물성을 보였다.

피로 수명 시험에서도 개선 효과가 확인됐다. TNZ 임플란트는 평균 약 106만 회의 반복 하중을 견디며 기존 티타늄 대비 약 4배 높은 내구성을 나타냈다.

이어 진행된 임상시험은 한림대학교성심병원과 분당서울대학교병원에서 성인 환자 80명을 대상으로 수행됐다. 환자들은 TNZ 임플란트 또는 기존 티타늄 임플란트를 무작위로 시술받았으며, 이후 6개월과 12개월 동안 경과를 관찰했다.

그 결과 두 그룹 모두 임플란트 성공률과 생존율이 100%로 나타났고, 잇몸 상태와 임플란트 주변 골 안정성에서도 유의한 차이는 확인되지 않았다. 방사선 분석에서도 모든 환자에서 주변 뼈가 정상 범위 내에서 안정적으로 유지된 것으로 나타났다. 또한 임상 기간 동안 부작용이나 이상 반응은 보고되지 않아 TNZ 합금의 안전성과 생체 적합성도 확인됐다.

양병은 교수는 “새로운 티타늄 합금을 임플란트에 적용해 임상시험을 진행한 세계 최초 사례라는 점에서 의미가 있다. 이는 이갈이 등 교합력이 큰 환자나 좁은 턱뼈로 인해 가는 임플란트가 필요한 경우 새로운 치료 선택지가 될 수 있다”며 “장기 추적 연구와 다기관 임상을 통해 추가 검증을 이어갈 것”이라고 말했다.