항균 치과교정장치 제작을 위한

은백금 합금 코팅의 물리적 생물학적 효과

류  황  석

전남대학교 대학원 치의학과

(지도교수 : 고 정 태)

(초록)

부정교합의 치료를 위한 고정식 치과교정장치의 이용은 구강 내 병원성 미생물의 수를 증가시키고 법랑질의 탈회와 우식증을 유발할 수 있다. 이러한 부작용의 발생을 줄이기 위한 방법 중 하나로 치과교정장치에 항균 코팅을 시행할 수 있다. 본 연구는 항균 치과교정장치 제작을 위한 은백금 합금 코팅을 시행하고 이의 물리적, 생물학적 효과를 평가하기 위하여 시행되었다.

치과교정장치로 이용되는 스테인레스강에 은(100 wt% Ag) 또는 은백금 합금(Ag-1 wt% Pt, Ag-3 wt% Pt, Ag-7 wt% Pt)을 스퍼터링 방식으로 코팅하여 표면 경도와 내식성을 포함한 물리적 성질을 평가하였다. 치아우식의 원인이 되는 Streptococcus mutans 및 치주염의 원인이 되는 Aggregatibacter actinomycetemcomitans와 같은 병원성 구강미생물에 대한 항균효과를 흡광도로 평가하였다. XTT 분석을 통하여 사람의 치은 섬유모세포에 대한 세포독성을 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 은백금 합금을 코팅한 시편이 은을 코팅한 시편에 비해서 표면 경도가 유의하게 높았다.

2. 동전위분극시험을 시행한 결과, 은백금 합금을 코팅한 시편은 은을 코팅한 시편에 비해서 내식성이 높은 경향을 보였다.

3. 은이온 유리량을 검사한 결과, 은백금 합금을 코팅한 시편에서도 은을 코팅한 시편에서와 유사한 양의 은 이온 유리가 관찰되었다.

4. Streptococcus mutans의 생존율을 검사한 결과, 은 또는 은백금 합금을 코팅한 시편에서는 코팅하지 않은 시편에서보다 세균의 성장이 억제되었다.

5. Aggregatibacter actinomycetemcomitans의 생존율을 검사한 결과, 은 또는 은백금 합금을 코팅한 시편에서는 코팅하지 않은 시편에서보다 세균의 성장이 억제되었다.

6. 사람의 섬유모세포에 대한 세포독성을 검사한 결과, 은 또는 은백금 합금을 코팅한 시편과 코팅하지 않은 시편 간 유의한 차이가 없었다.

이상의 연구결과는 은백금 합금 코팅이 은 코팅과 유사한 항균효과를 보이고 은 코팅에 비하여 물리적 성질이 개선됨을 보여주는 것으로 항균 치과교정장치 제작에 유용하게 적용될 수 있음을 시사한다.

Physical and Biological Properties of Ag-Pt Coating

for Antibacterial Orthodontic Appliances

Hwangsog Ryu

Department of Dental Science

Graduate School, Chonnam National University, Gwangju, Korea

(Directed by Associate Professor Jeong-Tae Koh)

(Abstract)

Fixed orthodontic appliances for the treatment of malocclusion can proliferate intraoral pathogenic bacteria and subsequently induce enamel decalcification or dental caries. Antibacterial coating on orthodontic appliances is considered as a possible strategy for reducing such side effects. The purpose of this study was to evaluate the physical and biological properties of Ag-Pt coating for development of antibacterial orthodontic appliances.

After sputter coating of Ag (100 wt% Ag) or Ag-Pt (Ag-1 wt% Pt, Ag-3 wt% Pt, Ag-7 wt% Pt) on stainless steel for orthodontics appliances, the physical tests were performed about surface hardness and corrosion tendency of the samples. The antibacterial effects were investigated against Streptococcus mutans and Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Cytotoxicity was determined on human gingival fibroblasts by XTT assay. The results are followed.

1. The surface hardness of the Ag-Pt coating groups was higher than that of the Ag coating group.

2. The potentiodynamic polarization tests showed that the corrosion resistance of the Ag-Pt coating groups tended to be higher than that of the Ag coating group.

3. The ICP-AES analysis showed that the amount of released silver ions from the Ag-Pt coating groups was similar to that from the Ag coating group.

4. The survival rate of Streptococcus mutans on the coating groups was lower than that on the non-coating group.

5. The survival rate of Aggregatibacter actinomycetemcomitans on the coating groups was lower than that on the non-coating group.

6. The toxicity of the coating groups to human gingival fibroblasts was similar to that of the non-coating group.

These results suggest that Ag-Pt coating has similar antibacterial effects and more improved physical properties in comparison with Ag coating. Ag-Pt coating can be applied to develop clinically useful antibacterial orthodontic appliances.