[치과신문_전영선 기자 ys@sda.or.kr] 그래피(대표 심운섭)의 형상기억 3D프린팅 얼라이너(Shape Memory Aligner·이하 SMA)가 독일 연구진과의 공동연구를 통해 전치 회전 교정에서의 효율성과 재현성을 입증했다. 이번 연구는 국제 학술지 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology에 게재됐다.

논문은 3D프린팅으로 제작된 투명교정장치의 치아이동 효율을 임상 적용 이전 단계에서 표준화해 평가할 수 있는 전기식 타이포던트 모델을 제안하고, 이를 통해 그래피의 SMA 소재 기반 얼라이너가 실제 회전 복원에서 높은 효율을 보인다는 사실을 입증했다. 이번 연구는 독일 본대학교 Tarek M. Elshazly 교수연구팀이 주도하고, 그래피 수석연구원 김훈 박사가 공동저자로 참여했다.

연구팀은 치근 주위에 가열·냉각이 가능한 특수 왁스를 배치한 전기식 타이포던트에 상악 중절치(11번 치아)의 회전 변위를 22°, 32°, 42°, 52° 네 단계로 설정하고, 그래피의 SMA 레진(TC-85 계열)으로 직접 3D프린팅한 얼라이너를 장착한 뒤 열-냉각 사이클을 반복하며 치아의 회전 복원량을 측정했다. 각 회전 단계별로 네 개의 시퀀셜 얼라이너를 설계해 총 240개의 얼라이너를 0.50㎜, 0.75㎜, 1.00㎜ 세 가지 두께 조건으로 제작·평가했으며, 각 조건은 다섯 차례 반복 측정으로 재현성을 확보했다.

그 결과, 모든 두께 그룹에서 네 번째 얼라이너까지 사용했을 때 계획된 회전량의 약 80.0~93.1%가 복원됐으며, 약 4°~5°의 잔여 회전만 남는 것으로 나타났다. 흥미롭게도 초기 회전량이 클수록 상대적인 복원 비율이 높게 나타났으며, 얼라이너 두께는 이동량보다는 이동 속도(dynamics)에 영향을 미치는 요인으로 작용했다. 0.50㎜와 1.00㎜ 얼라이너는 초기 단계에서 빠른 복원 반응을, 0.75㎜는 전 치료 단계에서 완만하고 일관된 복원 패턴을 보였다. 특히 주목할 점은 어떠한 부착물(attachment)도 부착하지 않은 상태에서 3D프린팅 얼라이너만으로 다양한 수준의 회전 복원이 가능했다는 사실이다.

Elshazly 교수연구팀은 이번 연구를 통해 전기식 타이포던트 모델이 3D프린팅 얼라이너의 치아 이동력을 사전에 검증할 수 있는 신뢰도 높은 전임상 평가 도구임을 제시했다. 또한 직접 프린팅된 얼라이너가 부착물 없이도 높은 회전 복원 효율을 보인다는 점에서, 기존 열성형 PETG 계열 얼라이너 평가가 갖던 한계를 넘어 새 패러다임을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

그래피의 SMA는 체온 영역에서 활성화되는 우레탄 아크릴레이트 계열 올리고머 플랫폼을 기반으로, 구강 내 온도에서 초기 형상을 회복하려는 성질을 이용해 지속적이고 예측 가능한 교정력을 제공하도록 설계된 소재다. 이번 전임상 연구는 이러한 SMA 개념이 단순한 이론에 머물지 않고, 표준화된 물리 모델에서 실제 회전 복원 효율로 연결될 수 있음을 보여준 첫 사례로 평가된다.