KR102284280B1

KR102284280B1 - 착색방지기능을 가지는 코팅 조성물 및 이를 이용한 임시 치관

Info

Publication number: KR102284280B1
Application number: KR1020190166913A
Authority: KR
Inventors: 최성욱; 최인성
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-08-02
Also published as: KR20210075614A

Abstract

본 발명은 본 발명은 치아 미백과 착색 방지를 위한 고분자 소재로 이루어진 코팅 조성물 및 이를 이용한 임시 치관에 관한 것으로, 상기 코팅 조성물은 생분해성 고분자 및 무기물을 포함하여 치아 표면에 코팅 시 심미성을 해치지 않고, 임시 치관에 얇게 코팅하는 경우 착색방지 효과를 나타내어 임시 치관 사용기간 동안 변색을 방지하는 효과가 있다.

Description

착색방지기능을 가지는 코팅 조성물 및 이를 이용한 임시 치관{Coating composition with color prevention function, and Temporary crown using the same}

본 발명은 치아 미백과 착색 방지를 위한 고분자 소재로 이루어진 코팅 조성물 및 이를 이용한 임시 치관에 관한 것이다.

치의학에서, 임시치관의 제작은 주로 바이오 세라믹, 혹은 성형성이 용이한 고분자 소재, 광경화성 수지를 통해 이루어지고 있다. 위와 같은 소재들은 치아가 갖는 강도와 변형률 등의 기계적 물성을 모방하면서도, 치아의 형태로 성형하기 위한 성형 용이성과, 치아와 유사한 색감을 갖도록 개발되고 있다. 위와 같은 목적을 달성하기 위해 최근에는 3D 프린터를 이용한 임시 치관 제작이 활성화되고 있는데, 열가소성 고분자 소재가 이에 적합한 소재이다. 열가소성 고분자 소재 중에서도, Polylactic Acid(PLA)와 PCL(Polycaprolactone) 등의 소재는 생체적합성이 우수하고 생분해성을 가지며, 생분해 이후의 생산되는 물질 또한 염증을 일으키지 않기 때문에 인체에 적용하기 적합한 소재이다. 이러한 고분자 소재들은 가열을 통해 우수한 성형성을 가지면서도, 뛰어난 생체적합성에 의해 이식 후 치주염 등의 부작용을 유발할 가능성이 매우 낮다. 열경화성 소재인 PLA와 광경화성 수지인 PMMA 등의 고분자는, 소재 자체가 갖는 물성은 뛰어나지만 무색, 투명하기 때문에 염료를 사용하여 색을 표현하거나, 치아의 색과 유사한 무기물 소재와 혼합하여 색감을 표현해야 한다.

이에, 본 발명은 무기물을 일정 비율로 포함하여 치아 표면에 코팅할 시 심미성을 해치지 않으면서도 임시 치관에 착색방지기능을 부여하는 코팅 조성물을 제공하고자 한다.

공개특허공보 제10-2009-0035929호 공개특허공보 제10-2015-0023550호

본 발명의 목적은 고분자 수지와 적절한 무기물을 포함하여 임시 치관 표면에 코팅하여 치아 미백과 착색 방지 효과를 가지는 코팅 조성물 및 이를 포함하는 임시 치관을 제공하는 것이다.

본 발명은, 생분해성 고분자 수지 및 리튬 카보네이트(lithium carbonate)를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 포함하는 고분자 소재; 및

고분자 소재 표면에 리튬 카보네이트를 함유하는 코팅층을 포함하는 임시 치관을 제공한다.

아울러, 본 발명은, 생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 혼합한 혼합 용액을 3D 프린터를 이용하여 고분자 소재를 제조하는 단계; 및

생분해성 고분자 수지 및 리튬 카보네이트를 포함하는 코팅 조성물을 고분자 소재 상에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 임시 치관의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 코팅 조성물은 생분해성 고분자 및 무기물을 포함하여 치아 표면에 코팅 시 심미성을 해치지 않고, 임시 치관에 얇게 코팅하는 경우 착색방지 효과를 나타내어 임시 치관 사용기간 동안 변색을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 시편 제작하는 과정을 도식화한 것이다.
도 2는 일실시예에서 제조한 코팅 조성물로 코팅된 치관 소재의 시편을 대상으로 착색 실험한 결과 이미지이다.

본 발명은 임시 치관(Temporary Crown)을 사용함에 있어서, 미관을 해치는 착색 현상을 예방하기 위해 치관 표면에 코팅할 코팅 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 말해, 기존에 미백제로 사용되는 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite) 분말과, 고분자 소재를 혼합하여 제조한 임시 치관에 착색 방지기능을 가진 무기물 소재를 얇게 코팅하여 임시 치관의 심미성을 증진시키는 법에 관한 것이다.

리튬 카보네이트(Lithium carbonate)는 치과재료로 많이 사용되는 편은 아니지만, 근관 실러에 사용되는 소재이며, 하이드록시 아파타이트와 마찬가지로 백색의 가루 형태이기 때문에 치아 표면에 코팅할 시 심미성을 해치지 않는다. 본 발명에서는 하이드록시 아파타이트를 포함하는 고분자 소재로 제작된 치아와 유사한 색감을 나타내는 임시 치관에 착색방지기능을 갖는 무기물 소재를 추가적으로 얇게 코팅하여 임시 치관을 사용하는 동안 미관을 해치는 변색을 억제하고자 한다.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 생분해성 고분자 수지 및 리튬 카보네이트(lithium carbonate)를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.

생분해성 고분자 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리글리콜산(Polyglycol acid, PGA) 및 폴리[(락틱-co-글리콜산)](Poly(lactic-co-glycol acid), PLGA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 생분해성 고분자는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 또는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)일 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 0.01 중량% 내지 5 중량%의 리튬 카보네이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 리튬 카보네이트는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 0.01 중량% 내지 3 중량%, 0.01 중량% 내지 2 중량%, 0.1 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 3 중량%, 0.1 중량% 내지 2 중량%, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.5 중량% 내지 3 중량% 또는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 리튬 카보네이트를 포함함으로써 본 발명의 코팅 조성물은 치아 색과 유사하면서도 착색 방지가 우수한 코팅층을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 생분해성 고분자를 용할 수 있는 용매라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 용매는 디클로로메탄(Dichloromethane, DCM), 클로로포름(Chloroform), 디메틸설폭시드(Dimethylsulfoxide, DMSO) 또는 n-메틸-2-피롤리돈(n-methyl-2-pyrrolidone)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용매는 디클로로메탄(Dichloromethane, DCM) 또는 클로로포름(Chloroform)일 수 있다.

또한, 본 발명은 생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 포함하는 고분자 소재; 및

하나의 예로서, 본 발명에 따른 임시 치관에서 고분자 소재는 하이드록시 아파타이트를 15 중량% 내지 40 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 소재는 15 중량% 내지 35 중량%, 15 중량% 내지 30 중량%, 20 중량% 내지 40 중량%, 20 중량% 내지 35 중량% 또는 20 중량% 내지 30 중량%의 함량의 하이드록시 아파타이트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 하이드록시 아파타이트의 크기는 200 nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 하이드록시 아파타이트의 크기는 10 nm 내지 200 nm, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 200 nm, 10 nm 내지 150 nm 또는 50 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 상기와 같은 크기의 하이드록시 아파타이트를 포함함으로써 생분해성 고분자 수지에 고루 분산되어 얼룩 없이 균일한 색상을 표현할 수 있다.

상기 고분자 소재에서 생분해성 고분자 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL), 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리글리콜산(Polyglycol acid, PGA) 및 폴리[(락틱-co-글리콜산)](Poly(lactic-co-glycol acid), PLGA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 생분해성 고분자는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA) 또는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)일 수 있다.

상기 고분자 소재는 임시 치관 또는 임시 치관으로 사용가능한 형태라면 특별히 제한되지 않는다

또 하나의 예로서, 본 발명의 임시 치관에서 코팅층은 0.01 중량% 내지 5 중량%의 리튬 카보네이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 리튬 카보네이트는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 0.01 중량% 내지 3 중량%, 0.01 중량% 내지 2 중량%, 0.1 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 3 중량%, 0.1 중량% 내지 2 중량%, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.5 중량% 내지 3 중량% 또는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 리튬 카보네이트를 포함함으로써 본 발명의 임시 치관은 치아 색과 유사하면서도 착색 방지가 우수하여 사용하는 동안 변색을 억제할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명은 생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 혼합한 혼합 용액을 3D 프린터를 이용하여 고분자 소재를 제조하는 단계; 및

도 1에 나타낸 바와 같이, 생분해성 고분자 수지와 하이드록시 아파타이트를 혼합한 혼합 용액을 압출하여 필라멘트를 제조하고, 상기 제조된 필라멘트를 3D 프린터를 이용하여 원하는 형태의 고분자 소재를 제조한다. 그런 다음, 생분해성 고분자 수지와 리튬 카보네이트를 포함하는 코팅 조성물을 고분자 소재 표면에 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성하여 임시 치관을 제조할 수 있다.

하나의 예로서, 상기 고분자 소재를 제조하는 단계는 하이드록시 아파타이트는 15 중량% 내지 40 중량%의 함량으로 혼합하여 혼합 용액을 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 용액은 15 중량% 내지 35 중량%, 15 중량% 내지 30 중량%, 20 중량% 내지 40 중량%, 20 중량% 내지 35 중량% 또는 20 중량% 내지 30 중량%의 함량의 하이드록시 아파타이트를 혼합할 수 있다.

예를 들어, 상기 혼합 용액은 200 nm 이하의 하이드록시 아파타이트를 고분자 수지와 혼합하여 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 하이드록시 아파타이트의 크기는 10 nm 내지 200 nm, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 200 nm, 10 nm 내지 150 nm 또는 50 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 상기와 같은 크기의 하이드록시 아파타이트를 혼합함으로써 생분해성 고분자 수지에 고루 분산되어 얼룩 없이 균일한 색상을 표현할 수 있다.

상기 고분자 소재를 제조하는 단계는 혼합 용액을 주입구에 넣은 후 100 ℃ 내지 400℃의 온도에서 압출하여 필라멘트를 제조하여 고분자 소재를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 용액을 주입구에 넣은 후 100 ℃ 내지 400℃, 100 ℃ 내지 300℃ 또는 150 ℃ 내지 250℃의 온도에서 압출하여 제조한 필라멘트를 3D 프린터를 이용하여 치아 형태의 고분자 소재를 제조할 수 있다. 상기 필라멘트는 필리봇(Filibot)을 이용하여 제조할 수 있다.

하나의 예로서, 상기 코팅층을 형성하는 단계는 코팅 조성물을 스프레이 코팅, 스핀 코팅 또는 딥 코팅 방법을 이용하여 코팅할 수 있다. 구체적으로, 코팅 조성물은 스프레이 코팅법을 이용하여 고분자 소재 상에 코팅층을 형성할 수 있다.

상기 코팅 조성물은 0.01 중량% 내지 5 중량%의 리튬 카보네이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 리튬 카보네이트는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 0.01 중량% 내지 3 중량%, 0.01 중량% 내지 2 중량%, 0.1 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 3 중량%, 0.1 중량% 내지 2 중량%, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.5 중량% 내지 3 중량% 또는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 리튬 카보네이트가 혼합된 코팅 조성물을 사용함으로써 본 발명의 임시 치관은 치아 색과 유사하면서도 착색 방지가 우수한 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예>

단계 1: 하이드록시아파타이트 분말과 고분자 소재를 컴포짓 하는 단계

본 발명에서 사용하는 수산화아파타이트 분말은 200 nm 이하의 크기를 사용하는 것이 바람직하다. 하이드록시아파타이트 분말의 크기가 작을수록 고분자 소재와 혼합 시 더 고루 분산될 수 있으며, 얼룩이 없이 균일한 색상을 표현하는데 유리하다. 하이드록시아파타이트 파우더(Sigma-aldrich, 677418-25g) 25 중량부, PLA (Evonik, Resomer L 210S) 75 중량부를 혼합하여 필리봇(Fordentech Co., LTD. Filibot)의 재료 투입구에 넣은 뒤, 200 ℃에서 압출하여 25% 하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓 필라멘트를 제조하였다.

단계 2: 착색도 측정을 위해 컴포짓 한 고분자 소재를 3D 프린터를 통해 일정 규격의 시편으로 제조하는 단계

상기 단계 1에서 얻은 25% 하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓 필라멘트를 3D 프린터(LINC solution, LINK Pro)를 이용하여 (W)20 x (L)20 x (H)1 mm 사이즈의 사각형 시편을 제조한다.

단계 3: 제조된 시편에 착색 방지 기능 향상을 위한 무기물 소재를 코팅하는 단계

PLA 0.1 g을 Dichloromethane (DCM) 40 ml에 완전히 녹여 0.25% PLA 용액을 제조한 뒤, 리튬 카보네이트 파우더 1 g을 넣어 초음파수조에서 5분간 분산시켜 코팅 조성물을 제조한다. 분산이 완료된 리튬 카보네이트-PLA 코팅 조성물 20 ml를 스프레이 건에 넣은 뒤, 상기 단계 2에서 제조한 시편 2개의 표면에 분사하여 한쪽 면을 완전히 코팅한다. 한쪽 면이 완전히 건조되면, 다시 뒤집은 다음 리튬 카보네이트-PLA 혼합 용액 20 ml를 스프레이 건에 넣은 뒤 시편 표면에 분사하여 양면을 코팅한다.

<비교예 1>

상기에서 얻은 25% 하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓 필라멘트를 3D 프린터(LINC solution, LINK Pro)를 이용하여 (W)20 x (L)20 x (H)1 mm 사이즈의 사각형 시편을 제조한다.

<비교예 2>

리튬 카보네이트와 다른 무기물 소재와의 착색방지기능을 비교하기 위해, 치과재료로 널리 쓰이는 칼슘 알루미네이트(Calcium aluminate)를 리튬 카보네이트 대신 사용하여 코팅 조성물을 제조한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 시편을 제조한다.

<비교예 3>

리튬 카보네이트와 다른 무기물 소재와의 착색방지기능을 비교하기 위해, 치과재료로 널리 쓰이는 트리칼슘 실리케이트(Tricalcium silicate)를 리튬 카보네이트 대신 사용하여 코팅 조성물을 제조한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 시편을 제조한다.

<실험예>

무기물 코팅된 시편과, 코팅되지 않은 시편을 착색시키는 단계

카누 마일드 로스트 아메리카노 1봉 (3g)을 따듯한 물 40 ml에 완전히 녹인 후, 필터페이퍼(HYUNDAI, HD20-150)에 걸러준다. 실시예, 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 시편을 필터페이퍼로 거른 카누 용액 20 ml에 각각 넣어준 뒤, 60 ℃에서 5일 동안 방치하여 시편에 커피가 착색되도록 유도하여 시편 총 4가지 군을 색차계를 통해 관측하여 시편의 색 변화를 관측하였으며, 그 결과는 도 2 및 표 1에 나타내었다.

		Control	커피 60 ℃, 5일	델타L
실시예	하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓 + 리튬 카보네이트 코팅	86.8	84.6	2.2
비교예 1	하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓	88.2	82.8	5.4
비교예 2	하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓 + 칼슘 알루미네이트 코팅	65.4	55.4	10
비교예 3	하이드록시아파타이트-PLA 컴포짓+ 트리칼슘 실리케이트 코팅	88.4	70.2	18.2

도 2는 A는 비교예 1의 코팅층을 포함하지 않는 시편에 착색 실험한 결과이고, B는 실시예에서 제조한 리튬 카보네이트를 코팅한 시편에 착색 실험한 결과이며, C는 비교예 2에서 제조한 칼슘 알루미네이트로 코팅한 시편에 착색 실험한 결과이고, D는 비교예 3에서 제조한 트리칼슘 실리케이트로 코팅한 시편에 착색 실험한 결과이며, 각각의 사진에서 위에 놓인 시편이 무처리, 아래 놓인 시편이 착색을 유도한 샘플이다. 도 2를 살펴보면, 치과재료로 널리 쓰이는 칼슘 알루미네이트와 트리칼슘 실리케이트로 코팅한 비교예 2 및 비교예 3의 시편은 커피색으로 착색된 것을 확인한 반면, 코팅하지 않은 비교예 1의 시편과 리튬 카보네이트로 코팅한 실시예의 시편이 육안으로 보기에 착색이 덜 되었고, 그 중에서도 실시예의 시편이 착색 정도가 가장 약한 것을 확인하였다.

표 1은 착색 실험 결과를 바탕으로 색차계를 통해 시편의 색 변화를 관측한 결과로, 시편을 3차원 프린팅으로 만들고, 이것을 원두커피에 함침한 후 60℃에서 5일 처리 한 후, 색차계로 분석한 결과이다. 표 1을 살펴보면, 커피 착색 전후의 색 변화 정도(델타L)은 실시예의 시편이 2.2으로 가장 작게 나타났고, 비교예 1의 코팅층을 형성하지 않은 시편은 5.4, 비교예 2의 칼슘 알루미네이트로 코팅한 시편과 비교예 3의 트리칼슘 실리케이트로 코팅한 시편은 색 변화 정도(델타 L)이 각각 10 및 18.2로 나타났다.

이를 통해, 본 발명에 따른 코팅 조성물로 코팅된 임시 치관의 경우 착색 방지 효율이 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

생분해성 고분자 수지; 용매 및 리튬 카보네이트(lithium carbonate)를 포함하고,
상기 생분해성 고분자 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA)인 코팅 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
리튬 카보네이트의 함량은 0.01 중량% 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
코팅 조성물은, 용매로 디클로로메탄(Dichloromethane, DCM), 클로로포름(Chloroform), 디메틸설폭시드(Dimethylsulfoxide, DMSO) 또는 n-메틸-2-피롤리돈(n-methyl-2-pyrrolidone)을 포함하는 코팅 조성물.
생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 포함하는 고분자 소재; 및
고분자 소재 표면에 리튬 카보네이트를 함유하는 코팅층을 포함하고,
상기 생분해성 고분자 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA)인 임시 치관.
삭제
생분해성 고분자 수지 및 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite, HA)를 혼합한 혼합 용액을 3D 프린터를 이용하여 고분자 소재를 제조하는 단계; 및
생분해성 고분자 수지 및 리튬 카보네이트를 포함하는 코팅 조성물을 고분자 소재 상에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 생분해성 고분자 수지는 폴리락트산(Polylactic acid, PLA)인 임시 치관의 제조방법.
제7항에 있어서,
고분자 소재를 제조하는 단계에서 혼합 용액은 하이드록시 아파타이트는 15 중량% 내지 40 중량%의 함량으로 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 임시 치관의 제조방법.
제7항에 있어서,
코팅층을 형성하는 단계는 코팅 조성물을 스프레이 코팅, 스핀 코팅 또는 딥 코팅 방법을 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 임시 치관의 제조방법.