KR20180116326A - 열가소성 의치 프레임, 열가소성 의치 프레임의 제조 방법 및 열가소성 의치 프레임을 함유하는 의치 - Google Patents

열가소성 의치 프레임, 열가소성 의치 프레임의 제조 방법 및 열가소성 의치 프레임을 함유하는 의치 Download PDF

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KR20180116326A
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비안카 사디코프 ?퍼
티모시 제임스 쉐리
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솔베이 스페셜티 폴리머즈 유에스에이, 엘.엘.씨.
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Abstract

상당히 개선된 수명뿐만 아니라 편안한 착용감을 갖는 열가소성 의치 프레임이 본 명세서에 기재된다. 의치 프레임은 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르 케톤)("PEEK") 중합체 및 적어도 하나의 폴리페닐설폰("PPSU") 중합체를 포함하는 중합체 조성물을 포함한다. 본 중합체 조성물은 놀랍게도, 중합체 조성물의 유일한 중합체 성분으로서 PEEK 중합체만을 포함하는 상응하는 중합체 조성물에 비하여, 상당히 개선된 색상 안정성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 추가적으로, 본 중합체 조성물은 상당히 개선된 인성, 가요성 및 치수 안정성을 갖는다. 본 중합체 조성물의 미적 특성 및 기계적 특성의 조합은 개선된 수명 및 편안한 착용감을 갖는 의치 프레임을 가능하게 한다.

Description

열가소성 의치 프레임, 열가소성 의치 프레임의 제조 방법 및 열가소성 의치 프레임을 함유하는 의치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 가특허 출원 제62/299,657호(2016년 2월 25일); 미국 가특허 출원 제62/421,532호(2016년 11월 14일); 및 미국 가특허 출원 제62/299,657호(2016년 2월 25일)에 대한 우선권을 주장하는 유럽 특허 출원 제EP 16171913.3호(2016년 5월 30일)에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르) 케톤 중합체 및 적어도 하나의 폴리페닐설폰 중합체를 포함하는 의치 프레임에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 의치 프레임의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 추가로, 본 발명은 의치 프레임을 포함시킨 의치에 관한 것이다.
의치는 빠진 치아를 대체하도록 설계된다. 의치는 일반적으로 하나 이상의 치아를 유지하는 가철성(removable) 플레이트(또는 프레임)로 구성된다. 전통적으로, 의치는 금속 프레임을 포함하는데, 금속 프레임은 재료의 응력 저항성, 내구성, 및 얼룩 저항성으로 인해 바람직하다. 그러나, 금속의 사용은 바람직하지 않은 미관, 강성, 및 중량뿐만 아니라, 불량한 끼워맞춤(fit) 및 환자의 불편함 또는 불만으로 이어질 수 있는 설계 및 제조 상의 제한과 같은 많은 불리한 점을 갖는다. 폴리(에테르 에테르 케톤) 중합체와 같은 열가소성 중합체로부터 치과용 보철을 제조함으로써 금속의 결점 중 일부에 대처하려는 시도가 이루어져 왔지만, 개선된 제품 수명으로 이어지는, 개선된 인성, 가요성, 색 안정성, 및 치수 안정성을 갖는 치과용 보철에 대한 필요성이 남아 있다.
도 1은 하악골 부분 가철성 의치의 개략 평면도이다.
도 2는 하악골 부분 가철성 의치 프레임의 개략 평면도이다.
도 3은 환자의 입 안에 위치한 도 2의 하악골 부분 가철성 의치 프레임의 개략 평면도이다.
도 4는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 일부분의 개략 평면도이다.
도 5는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 영역의 개략 사시도이다.
도 6은 피니시 라인의 단면의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 컵 형상 내부 표면을 갖는 피니시 라인 및 인공 치은의 일부분을 보여주는 의치의 일부분의 단면의 개략도이며, 여기서 7a는 굽힘이 없는 상태의 의치를 도시하고, 도 7b는 굽힘 하에 있는 의치를 도시한다.
도 8은 대칭 단면을 갖는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 일부분의 단면의 개략도이다.
상당히 개선된 수명뿐만 아니라 편안한 착용감을 갖는 열가소성 의치 프레임이 본 명세서에 기재된다. 의치 프레임(및 의치)의 일반적인 수명은 그의 미적 특성 및 기계적 특성 둘 모두에 따른다. 본 명세서에 기재된 의치 프레임은 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르 케톤)("PEEK") 중합체 및 적어도 하나의 폴리페닐설폰("PPSU") 중합체를 포함하는 중합체 조성물을 포함한다. 미적으로, 본 중합체 조성물은 놀랍게도, 중합체 조성물의 유일한 중합체 성분으로서 적어도 하나의 PEEK 중합체만을 포함하는 상응하는 중합체 조성물에 비하여, 상당히 개선된 색상 안정성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 기계적으로, 본 중합체 조성물은 상당히 개선된 인성, 가요성 및 치수 안정성을 추가로 갖는다. 본 중합체 조성물의 미적 특성 및 기계적 특성의 조합은 개선된 수명 및 편안한 착용감을 갖는 의치 프레임을 가능하게 한다.
의치 프레임의 일반적인 수명은 그의 미적 특성 및 기계적 특성 둘 모두에 따른다. 미관의 측면에서, 감추어진 사용에 대한 바람을 고려한다면, 본 명세서에 기재된 의치 프레임은 유일한 중합체로서 적어도 하나의 PEEK 중합체만을 포함하는 상응하는 중합체 조성물을 포함하는 의치 프레임에 비하여 상당히 개선된 미적 특성을 갖는다. 의치는 생체역학적 이득(예를 들어, 증가된 저작 능력)을 제공하지만, 의치의 미적 성질은 소비자에 대한 어필에 상당히 영향을 준다. 예를 들어, 삽입되는 구강 환경에서 더 자연스런 외관을 나타내는 의치 프레임이 매우 바람직한데, 의치 프레임 그 자체의 존재를 감추는 데 도움이 되기 때문이다. 다른 특성 중에서도 색상 매칭, 프레임 두께 및 장착(fitment)과 같은 의치 설계 요소가 의치가 구강 내에 배치될 때 의치를 감추는 데 도움이 된다. 그러나, 구강은 화학적으로 가혹한 환경이다. 보통의 음식물 및 음료의 일부 유형(예를 들어, 커피 및 와인)은 가혹한 얼룩 원인물질일 수 있는데, 이것은 의치(및 물론, 의치 프레임)의 계획된 정상적인 사용 과정 동안에 의치와 접촉하게 된다. 세정에도 불구하고, 의치는 그것이 바람직한 색상 매칭을 유지하기에 충분히 세정될 수 없을 정도로 결국에는 얼룩지게 되고, 이는 의치를 더 가시적으로 눈에 띄게 한다(덜 감추어진다). 상기에 언급된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 중합체 조성물은 놀라울 정도로 개선된 색상 안정성(예를 들어, 얼룩 방지 능력)을 가지며, 이는 의치 프레임의 유효 수명을 연장시키고, 의치 프레임의 염색에 기초하여 의치가 교체되는 속도를 감소시킬 수 있다.
기계적 성능의 측면에서, 구강 환경은 추가적으로 매우 까다로운 적용 환경이다. 음식물의 일상적인 저작 동안 발생되는 저작력은 음식물의 유형 및 근육 크기/밀도에 따라 약 70 뉴턴("N") 내지 150 N, 및 최대 500 N 내지 700 N일 수 있다. 이러한 힘은 치아에 의해 형성된 치열궁(arch)의 전방, 전면(전체 치열궁을 덮음) 및 후방 부분을 따라 분포된다. 의치의 인공 치아의 위치에서, 이 힘은 또한 의치 프레임에 적어도 부분적으로 전달된다. 추가적으로, 의치 프레임에 대한 수평 힘이 저작 동안 교합 접촉에 의해 그리고 저작 동안 의치를 둘러싸는 구강 근육조직에 의해 발생된다. 이러한 힘은 의치 및 의치 프레임을 전방-후방 방향 및 측방 방향 두 방향 모두로 변위시킬 수 있을 뿐만 아니라, 의치 프레임에 엄청난 충격력을 가할 수 있다. 반복된 사용 후에, 의치 프레임은 기계적 파괴를 겪을 수 있다. 단지 PEEK 중합체만을 포함하는 중합체 조성물에 비하여, 본 중합체 조성물은 개선된 인성 및 가요성을 가지며, 이는 증가된 기계적 성능으로 인해 증가된 수명을 갖는 의치 프레임을 가능하게 한다.
또한 추가로, 본 명세서에 기재된 의치 프레임은 PEEK 중합체를 단독으로 포함하는 중합체 조성물을 갖는 의치 프레임에 비하여 개선된 편안한 착용감을 갖는다. 전술된 개선된 기계적 특성과 함께, 본 명세서에 기재된 중합체 조성물은 바람직한 기계적 특성을 유지하면서 더 얇은 구성요소를 갖는 의치 프레임을 가능하게 한다. 더 얇은 구성요소로 인해, 생성되는 의치 프레임은 더 가벼워질 뿐만 아니라, 촉감의 측면에서 착용자에게 덜 눈에 띄는 의치 프레임을 가능하게 한다. 더욱이, 하기에 상세히 논의되는 바와 같이, 놀랍게도 본 명세서에 기재된 의치 프레임은 선택된 밀링 방법을 사용하여 제조될 때, 사출 성형 방법에 의해 제조된 상응하는 의치 프레임에 비하여 상당히 개선된 치수 안정성을 갖는다는 것을 알아내었다. 따라서, 환자 장착 문제가 감소된다.
중합체 조성물
의치 프레임은 적어도 하나의 PEEK 중합체 및 적어도 하나의 PPSU 중합체를 함유하는 중합체 조성물을 포함한다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물(또는 의치 프레임) 내의 중합체 각각은 PEEK 중합체 또는 PPSU 중합체이다.
상기 언급된 바와 같이, 중합체 조성물은 놀라울 만한 색상 보유 특성을 갖는다. 구체적으로는, PPSU 중합체가 부재하는 상응하는 중합체 조성물에 비하여, 본 명세서에 기재된 중합체 조성물은 개선된 색상 보유를 갖는다. 명확함을 위하여, 상응하는 중합체 조성물은 PPSU 중합체가 PEEK 중합체로 대체된 것이다. 예를 들어, 중합체 조성물이 적어도 하나의 PEEK 중합체, 적어도 하나의 PPSU 중합체 및 첨가제를 포함하는 경우, 상응하는 중합체 조성물은 적어도 하나의 PPSU 중합체가 적어도 하나의 PEEK 중합체로 대체된 것이다.
일부 구현예에서, 의치 프레임은 색상 안정성 또는 치수 안정성의 측면에서 본 중합체 조성물로 본질적으로 구성된다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 PEEK 중합체 대 적어도 하나의 PPSU 중합체의 농도의 비는 40/60 내지 90/10, 바람직하게는 50/50 내지 80/20, 바람직하게는 55/45 내지 75/25, 바람직하게는 58/42 내지 70/30, 가장 바람직하게는 63/37일 수 있다.
폴리(에테르 에테르 케톤) 중합체
본 중합체 조성물은 적어도 하나의 PEEK 중합체를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, PEEK 중합체는 하기 화학식으로 나타낸 반복 단위(RPEEK)를 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 적어도 50 몰% 갖는 임의의 중합체를 나타낸다:
[화학식 1]
Figure pct00001
,
상기 식에서, R1은 각각의 경우에, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설폰산염, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스폰산염, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4급 암모늄으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; i는 각각의 경우에, 0 내지 4로부터 독립적으로 선택된 정수이다. 일부 구현예에서, 각각의 i는 0이다. 명확함을 위하여, 화학식 1에서, 각각의 벤젠 고리는 수소 원자에 결합된 4 - i 개의 고리 탄소를 가지며, 여기서 i는 0 내지 4이며, 화학식 1에서 각각의 i에 대해 독립적으로 선택된다. 예를 들어, 화학식 1을 참조하면, 맨 왼쪽 벤질 고리에 대해 i = 1인 경우, 이러한 벤질 탄소 중 3 개는 수소에 결합되고, 하나는 R1에 결합된다. 유사한 표기가 본 명세서에서의 다른 화학식에 사용된다. 일부 구현예에서, 반복 단위(RPEEK)는 하기 화학식으로 나타낸다:
[화학식 2]
Figure pct00002
.
일부 이러한 구현예에서, 각각의 i는 0이다.
일부 구현예에서, PAEK 중합체는 PEEK 중합체 내의 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 적어도 약 60 몰%, 적어도 약 70 몰%, 적어도 약 80 몰%, 적어도 약 90 몰%, 적어도 약 95 몰% 또는 적어도 약 99 몰%의 반복 단위(RPEEK)를 갖는다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 PEEK 중합체는 반복 단위(RPEEK)에 더하여, 하나 이상의 반복 단위(R*PEEK)를 포함한다. 하나 이상의 반복 단위(R*PEEK) 각각은 화학식 1 또는 화학식 2로 나타내고, 중합체 내의 다른 반복 단위 각각과 구별된다. 이러한 구현예에서, 하나 이상의 반복 단위(R*PEEK)와 반복 단위(RPEEK)의 총 농도는 PEEK 중합체 내의 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 약 50 몰% 초과, 적어도 약 60 몰%, 적어도 약 70 몰%, 적어도 약 80 몰%, 적어도 약 90 몰%, 적어도 약 95 몰% 또는 적어도 약 99 몰%이다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 PEEK 중합체의 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 50 중량% 또는 적어도 약 55 중량%이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 PEEK 중합체의 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 80 중량% 이하, 약 75 중량% 이하, 약 70 중량% 이하, 또는 약 65 중량% 이하이다. 당업자는 명시적으로 개시된 범위 이내의 추가적인 PEEK 중합체 농도가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다. 명확함을 위하여, 적어도 하나의 PEEK 중합체가 복수의 PEEK 중합체를 포함하는 구현예에서, 중합체 조성물 내의 PEEK 중합체의 총 농도는 전술된 범위 이내에 있다.
폴리페닐설폰 중합체
본 중합체 조성물은 적어도 하나의 PPSU 중합체를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, PPSU 중합체는 하기 화학식으로 나타낸 반복 단위(RPPSU)를 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 적어도 50 몰% 갖는 임의의 중합체를 나타낸다:
[화학식 3]
Figure pct00003
,
상기 식에서, R2는 각각의 경우에, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설폰산염, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스폰산염, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4급 암모늄으로부터 독립적으로 선택되고; j는 각각의 경우에, 0 내지 4로부터 독립적으로 선택된 정수이다. 바람직하게는, 각각의 j는 0이다. 일부 구현예에서, 반복 단위(RPPSU)는 하기 화학식으로 나타낸다:
[화학식 4]
Figure pct00004
.
일부 이러한 구현예에서, 각각의 j는 0이다.
일부 구현예에서, PPSU 중합체는 PPSU 중합체 내의 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 적어도 약 60 몰%, 적어도 약 70 몰%, 적어도 약 80 몰%, 적어도 약 90 몰%, 적어도 약 95 몰% 또는 적어도 약 99 몰%의 반복 단위(RPPSU)를 갖는다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 PPSU 중합체는 반복 단위(RPPSU)에 더하여, 하나 이상의 반복 단위(R*PPSU)를 포함한다. 하나 이상의 반복 단위(R*PPSU) 각각은 화학식 1 또는 화학식 2로 나타내고, 중합체 내의 다른 반복 단위 각각과 구별된다. 이러한 구현예에서, 하나 이상의 반복 단위(R*PPSU)와 반복 단위(RPEEK)의 총 농도는 PPSU 중합체 내의 반복 단위의 총 몰수에 대하여, 약 50 몰% 초과, 적어도 약 60 몰%, 적어도 약 70 몰%, 적어도 약 80 몰%, 적어도 약 90 몰%, 적어도 약 95 몰% 또는 적어도 약 99 몰%이다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 PPSU 중합체의 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 10 중량%, 적어도 약 15 중량%, 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 25 중량% 또는 적어도 약 30 중량%이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 PPSU 중합체의 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 55 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 45 중량% 이하, 또는 약 40 중량% 이하이다. 당업자는 명시적으로 개시된 범위 이내의 추가적인 PPSU 중합체 농도 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다. 명확함을 위하여, 적어도 하나의 PEEK 중합체가 복수의 PEEK 중합체를 포함하는 구현예에서, 중합체 조성물 내의 PEEK 중합체의 총 농도는 전술된 범위 이내에 있다.
첨가제
상기에 기재된 바와 같이, 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 자외광 안정화제, 산화방지제, 안료, 가공 보조제, 윤활제, 및 방사선 불투과성 화합물(황산바륨, 삼산화비스무트, 옥시염화비스무트, 및 차탄산비스무트가 포함되지만 이로 한정되지 않음)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
안료는 의치 프레임에 바람직한 미적 품질을 부여하기 위하여, 중합체 조성물에서 특히 바람직한 첨가제일 수 있다. 은밀하게 사용하기를 바라는 관점에서, 미관은 의치 프레임에 대하여 중요한 고려사항이다. 의치 프레임이 무심한 시야로부터 더 많이 감추어지고 의치 프레임이 구강 환경 내로 더 많이 어우러질수록, 의치 프레임(및 궁극적으로는 의치)의 사용은 더 많이 감추어진다. 구강 환경에서의 사용을 감추는 것을 돕도록 미적 품질을 부여하기 위하여 의치 프레임의 중합체 조성물 내로 혼입되는 안료는 TiO2(예를 들어, 루틸, 아나타제 또는 브루카이트)(백색), 쿠마린(황색), 라피스 라줄리(청색) 또는 이들의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 중합체 조성물이 안료를 포함하는 구현예에서, 안료의 총 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 0.1 중량 백분율(part per hundred by weight, "pph"), 적어도 약 1 pph, 적어도 약 1 pph, 적어도 약 2 pph 또는 적어도 약 3 pph일 수 있다. 일부 구현예에서, 안료의 총 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 25 pph 이하, 약 15 pph 이하, 약 10 pph 이하, 또는 약 7 pph 이하이다. 당업자는 명시적으로 개시된 범위 이내의 총 안료 농도의 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다.
중요하게도, 출원인들은 비교적 높은 로딩 수준으로의 미립자 첨가제의 포함이 프레임의 조기 파손을 야기할 수 있음을 알아내었다. 미립자 첨가제의 한 부류는 평균 1차 입자 직경이 100인 무기 입자이며, 이에는 TiO2가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 미립자 첨가제는 대체로 구형인 외관을 갖는다. 상세한 조사 시에, 결정질 미립자 첨가제, 예컨대 무기 입자는 기본적인 결정 격자에 상응하는 작은 면(facet)을 갖지만, 그럼에도 불구하고 기하 중심으로부터 대략 동등한 공간 치수를 갖는다. 하기에 기재된 바와 같이, 본 발명에서의 관심 대상인 의치 프레임의 일부분들은 비교적 얇다(예를 들어, 폭이 5 mm 미만 또는 심지어 2 mm 미만임). 구강으로부터의 의치 프레임의 빈번한 삽입 및 탈착뿐만 아니라, 통상적인 사용 동안의 저작은 의치 프레임에 상당량의 굽힘 변형(flexural strain)을 가한다. 출원인은 비교적 높은 로딩 수준으로의 미립자 첨가제의 포함이 의치 프레임의 기계적 완전성을 손상시키고, 의치 프레임의 수명을 상당히 감소시킨다는 것을 알아내었다. 본 발명에서의 관심 대상인 의치 프레임에 대하여, 미립자 충전제의 총 농도는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 30 중량% 미만, 약 20 중량% 미만, 약 10 중량% 미만, 약 5 중량% 미만, 약 2 중량% 미만이다. 당업자는 명시적으로 개시된 범위 이내의 추가적인 미립자 충전제 농도가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다.
일부 구현예에서, 미립자 첨가제는 평균 1차 입자 직경(입자의 최장 치수의 길이)이 약 100 나노미터("nm") 내지 약 5 마이크로미터("μm")이다. 이러한 구현예에서, 미립자 첨가제는 1차 입자의 적어도 약 80%, 적어도 약 95%, 또는 적어도 99%의 직경이 평균 직경의 약 40% 초과 및 평균 직경의 약 700% 미만이 되도록 하는 입자 직경의 분포를 가질 수 있다. 추가의 구현예에서, 미립자 첨가제는 1차 입자의 적어도 약 80%, 적어도 약 95%, 또는 적어도 99%의 직경이 평균 직경의 약 40% 초과 및 평균 직경의 약 300% 미만이 되도록 하는 1차 입자 직경의 분포를 가질 수 있다. 대안적 또는 추가적인 구현예에서, 미립자 첨가제는 1차 입자의 적어도 약 95%, 또는 적어도 99%의 직경이 평균 직경의 약 45% 초과 및 평균 직경의 약 200% 미만이 되도록 하는 1차 입자 직경의 분포를 가질 수 있다. 당업자는 상기에 명시적으로 개시된 범위 이내의 평균 1차 입자 직경 및 1차 입자 직경 분포의 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다. 1차 입자 크기(뿐만 아니라, 평균 1차 입자 크기 및 상응하는 분포)는 투과 전자 현미경 사진("TEM")에 의해 결정될 수 있다. 명확함을 위하여, "1차" 입자는 집괴되지 않은(unagglomerated) 입자를 지칭한다. 작은 크기 때문에, 1차 입자는 반데르 발스 힘으로 인해 집괴를 형성하는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 1차 입자는 TEM 이미지에서 분명히 관찰될 수 있다.
일부 구현예에서, 중합체 조성물에는 섬유질 충전제가 부재한다. 섬유질 충전제는 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 구강 적용 환경에서 섬유질 충전제의 존재는 건강 문제를 나타낼 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만의 섬유질 충전제를 갖는다.
의치 프레임의 제조
본 명세서에 기재된 의치 프레임은 바람직하게는 밀링 방법을 사용하여 제조된다. 바람직한 밀링 방법은 중합체 조성물을 포함하는 블랭크(blank)를 커팅하여 의치 프레임을 생성하는 것을 포함한다(절삭(subtractive) 제조 또는 머신 밀링으로도 알려져 있음). 바람직하게는, 블랭크는 중합체 조성물을 기본 형상(예를 들어, 막대(rod))으로 압출하고, 후속으로 원하는 두께를 갖도록 형상을 커팅함으로써 형성된다. 유리하게도, 본 제조 방법은 블랭크 또는 의치 프레임 제조에 대하여 사출 성형 방법을 포함하지 않는다.
상기에 언급된 바와 같이, 놀랍게도 본 명세서에 기재된 중합체 조성물을 포함하는 의치 프레임은 선택된 밀링 방법을 사용하여 제조될 때, 사출 성형 방법에 의해 제조된 상응하는 의치 프레임에 비하여 상당히 개선된 치수 안정성을 갖는다는 것을 알아내었다. 사출 성형 시에, 용융된 중합체 조성물은 의도된 의치 프레임 설계의 네거티브를 형성하는 내부 공동(inner cavity)을 갖는 몰드 내로 사출되거나, 블랭크를 형성하는 내부 공동을 갖는 몰드 내로 사출 성형되고, 후속으로 의치 프레임으로 밀링된다(하기에 상세히 기재되어 있음). 놀랍게도, 사출 성형 기법으로 제조한 의치 프레임의 중합체 조성물은 치수 안정성, 이에 상응하여, 원래의 의도된 설계를 갖는 의치 프레임의 치수 신뢰성이 상당히 손상되어 나타나는 것으로 확인되었다. 적어도 일부 경우에, 신뢰성의 손실은 환자의 입에서 사용하기에 허용 불가능할 정도로 궁극적으로 의치 프레임의 부적절한 장착을 초래하였다. 반면에, 밀링 방법을 사용하여 제조한 의치 프레임은 치수 안정성이 상당히 증가되었고 의치 프레임의 설계에 상응하는 신뢰성을 가졌다.
바람직한 밀링 방법은 중합체 조성물로부터 형성되는 압출된 블랭크(하기에 기재된 바와 같음)를 커팅하여 의치 프레임을 생성하는 것을 포함한다. 밀링 동안, 커팅 공구를 사용하여 블랭크의 재료를 제거하여 의치 프레임을 형성한다. 일 구현예에서, 커팅 공구는 커팅 에지(cutting edge)를 가지며(예를 들어, 라우터 비트(router bit)를 포함하지만 이로 한정되지 않는 드릴 비트(drill bit)), 이것을 블랭크와 접촉시켜 의치 프레임의 네거티브 설계에 상응하는 블랭크의 재료를 제거한다. 본 명세서의 개시내용에 기초하여, 당업자는 구체적인 의치 프레임 특징부 및 중합체 조성물에 따라 적절한 커팅 공구뿐만 아니라 회전 빈도 및 라우팅 속도와 같은 사용 파라미터를 선택하는 방법을 알 것이다. 다른 구현예에서, 레이저가 커팅 공구로 사용될 수 있다. 본 명세서의 개시내용에 기초하여, 당업자는 구체적인 의치 프레임 특징부 및 중합체 조성물에 따라 레이저, 및 펄스 레이트 및 래스터 속도와 같은 사용 파라미터를 적절하게 선택하는 방법을 알 것이다.
일부 구현예에서, 커팅 공구는 바람직하게는 컴퓨터 프로세서를 사용하여 제어될 수 있다. 이러한 구현예에서, 컴퓨터 프로세서는 커팅 공구를 이동시키고 사용 파라미터(예를 들어, 드릴 비트의 회전 속도)를 제어하는 하나 이상의 컨트롤러와의 전자적 통신 상태에 있을 수 있다. 컴퓨터 프로세서는 또한 의치 프레임의 디지털 표현을 함유하는 메모리(예를 들어, 프로세서 캐시, 랜덤 액세스 메모리 또는 다른 물리적 메모리(하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 및 범용 직렬 버스 저장장치를 포함하지만 이로 한정되지 않음))와의 전자적 통신 상태에 있을 수 있다. 컴퓨터 프로세서는 메모리에 접근하고, 커팅 공구의 위치설정뿐만 아니라 사용 파라미터를 제어하여, 블랭크로부터 중합체 조성물을 제거하고 원하는 의치 프레임을 형성할 수 있다. 이러한 컴퓨터 이용(computer aided) 밀링 방법의 예에는 CAD/CAM이 포함되지만 이로 한정되지 않으며, CAD/CAM에서는, 컴퓨터 이용 설계("CAD") 소프트웨어를 사용하여, 컴퓨터 프로세서에 의해 판독 가능한 의치 프레임의 디지털 표현을 함유하는 디지털 파일을 생성하고, 컴퓨터 이용 제조("CAM")를 사용하여, 디지털 파일을 판독하고 디지털 표현에 따라 전술된 바와 같이 커팅 공구를 제어하여 의치 프레임을 제조한다. CAM 방법을 수행하기 위한 머신은 커팅 공구 또는 밀링하려는 대상체를 다양한 방향으로 이동시킨다. CAM 머신은 3축(3 개의 병진축에 상응함), 4축 내지 6축(3 개의 병진축 + 1 내지 3 개의 회전축) 또는 7축 장치일 수 있다. 5축 및 7축 CAM 머신이 의치 프레임의 복잡한 설계 특징부의 관점에서 특히 바람직할 수 있다. 일부 구현예에서, 디지털 표현은, 예를 들어 환자의 입을 직접 광학 스캔하거나 환자 입의 몰드를 광학 스캔함으로써 획득된, 환자 입의 디지털 표현을 함유하는 디지털 파일을 사용하여 획득될 수 있다. 스캔을 사용하여, 의치 프레임 설계(예를 들어, 의치 프레임의 물리적 치수 및 특징부), 및 상응하는 디지털 파일이 CAD를 사용함으로써 생성될 수 있다.
블랭크는 중합체 조성물의 고체 블록이다. 블랭크는 밀링 머신과 함께 사용하기에 적합한 임의의 형상 또는 크기일 수 있다. 일부 구현예에서, 원통형 블랭크(퍽(puck)으로도 알려짐)가 바람직하게 사용될 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 원통형 블랭크는 약 10 밀리미터("mm") 내지 약 70 mm 또는 약 15 mm 내지 60 mm 범위의 두께, 및 약 20 mm, 약 40 mm 또는 약 70 mm 내지 약 100 mm 범위의 직경을 갖는다. 당업자는 명시적으로 개시된 범위 이내의 두께 및 직경의 추가적인 범위가 고려되고 이는 본 발명의 범주 내에 있음을 인식할 것이다. 블랭크는 중합체 조성물을 압출함으로써 제조될 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 중합체 조성물은 원통형 블랭크의 원하는 직경을 갖는 막대로 압출되고, 후속으로 막대는 압출 방향에 대해 직각으로 커팅되어 원하는 두께를 갖는 퍽("압출된 블랭크")을 형성한다. 일부 구현예에서, 중합체 조성물은 그것이 압출기를 빠져나갈 때 커팅될 수 있다. 다른 구현예에서는, 블랭크보다 더 큰 길이를 갖는 막대가 형성되고, 후속으로 이를 커팅하여 원통형 블랭크를 형성할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 블랭크는 또한 중합체 조성물을 원하는 블랭크 치수에 상응하는 내부 공동을 갖는 몰드 내로 사출 성형함으로써 형성될 수 있지만, 이러한 블랭크로부터 밀링된 의치 프레임은 상당한 치수 불안정성을 갖는다.
의치 프레임 및 의치
일부 구현예에서, 의치 프레임은 의치 내로 포함된다. 의치는 단일 치열궁(예를 들어, 상악(상부) 치열궁 또는 하악(하부) 치열궁) 내의 환자의 치아 전부를 대신하는 완전 의치, 또는 단일 치열궁 내의 환자의 치아 전부보다 더 적은 수의 치아를 대신하는 부분 의치일 수 있다. 따라서, 의치가 부분 의치인 경우, 그것은 환자의 기존 치아 또는 임플란트를 수용하도록 설계된다. 일부 양태에서, 의치는 세정을 위하여 환자의 입으로부터 정기적으로 탈착되도록 설계된 부분 가철성 의치이다.
도 1을 참조하면, 의치(100)의 구성요소는 의치 프레임(102), 의치 프레임(102)에 의해 지지되는 인공 치은(104), 및 인공 치은(104)에 의해 지지되는 인공 치아(106)를 포함한다. 인공 치은(104)은 바람직하게는 적어도 하나의 아크릴 중합체를 포함하며, 환자의 치은과 매칭되고 자연 치은을 모방하도록 착색될 수 있다. 유사하게, 인공 치아(106)는 자연 치아의 형상 및 색상을 모방한다.
일부 양태에서, 치과용 보철은 의치 프레임, 바람직하게는 부분 가철성 의치 프레임이다. 의치 프레임은 플라스틱의 단일 조각으로부터 형성될 수 있고 금속이 부재할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 금속이 부재하는 의치 프레임은 의치 프레임의 1 중량% 미만의 금속을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "금속"은 예를 들어 금, 은, 백금, 니켈, 알루미늄, 스테인리스 강 등과 같은 원소 금속 또는 이들의 합금을 의미한다.
일부 구현예에서, 의치 프레임에서의 중합체 조성물의 적어도 일부분은 21% 초과의 결정도를 가지며, 중합체 조성물은 중합체 재료의 총 중량을 기준으로 63 중량% 미만의 PAEK를 포함하며, 여기서 결정도는 ASTM D3418-03, E1356-03, E793-06, 및 E794-06에 따른 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의한 제2 열 사이클로부터의 융합 엔탈피의 측정에 의해 결정된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 의치 프레임(200)은 보유 그리드(retention grid)(202)를 포함하는데, 보유 그리드는 인공 치은(도시되지 않음)의 부착에 맞게 구성된 의치 프레임의 일부분이다. 보유 그리드는 인공 치은의 부착에 도움이 되도록 의치 프레임(200)을 통해 연장되는 하나 이상의 보유 구멍(204)을 포함한다. 이들 구멍은 10 mm2(제곱 밀리미터("mm")) 미만, 7 mm2 미만, 또는 5 mm2 미만의 면적(예를 들어, 개구 직경)을 가질 수 있다. 의치 프레임은 적어도 2 개, 바람직하게는 적어도 4 개, 바람직하게는 적어도 6 개, 바람직하게는 적어도 8 개 또는 그 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 구멍은 인공 치은 재료를 의치 프레임 상에 끼우도록 보유 그리드 내에 위치될 수 있다. 다시 말하면, 인공 치은이 의치 프레임에 부착될 때, 인공 치은의 재료가 보유 그리드 내의 구멍을 통해 연장되어 의치 프레임에 대한 인공 치은의 기계적 접착에 도움이 될 수 있다. 환자의 요구에 따라, 보유 그리드는 환자의 기존 자연 치은 조직의 형상에 접착하도록 편평하거나 만곡될 수 있다.
의치 프레임은 피니시 라인을 추가로 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 피니시 라인(206)은 보유 그리드(202)의 한쪽 이상에서 보유 그리드(202)를 경계짓는, 의치 프레임(200)에서의 리지(ridge)이다. 인공 치은(도시되지 않음)이 의치 프레임(200)에 부착될 때, 피니시 라인(206)은, 인공 치은이 의치 프레임(200)과 접촉하는 인공 치은의 경계부를 따라 연장되고 그와 정합한다.
출원인은, 개선된 가요성 및 내구성을 갖는 중합체 조성물과 함께, 실질적으로 편평한 내부 표면을 구비한 피니시 라인을 갖는 의치 프레임이 인공 치은을 포함하는 의치 내에 포함될 때, 상당히 개선된 구조적 완전성을 갖는다는 것을 알아내었다. 전술된 바와 같이, 의치는 인공 치은과 접촉하고 있는 피니시 라인을 갖는 의치 프레임을 포함한다. 피니시 라인은 의치 프레임의 상부를 향해 배치되는 선단부(tip), 및 의치 프레임의 저부를 향해 배치되는 기부(base)를 갖는다. 피니시 라인의 상부와 저부 사이의 2 개의 표면은 내부 표면(이 표면은 의치 프레임이 의치 내로 조립될 때 인공 치은과 접촉하도록 구성됨) 및 외부 표면으로 지칭된다. 본 발명에서의 관심 대상인 피니시 라인은 실질적으로 편평한 내부 표면을 가지며, 내부 표면은 입 안에서 사용 중일 때 인공 치은과 함께 굽혀진다. 의치 프레임 내에 인공 치은을 보유하는 데 도움이 되도록 내부 표면이 컵 형상인(cupped) 피니시 라인 설계에 비하여, 본 발명에서의 관심 대상인 피니시 라인에 가해지는, 굽힘으로부터 발생한 응력은 실질적으로 편평한 내부 표면으로 인해 상당히 감소되는데, 이는 하기에 더 상세히 기재되는 바와 같다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 실질적으로 편평한 내부 표면은 (i) 기부 및 (ii) 피니시 라인의 방향에 대해 직각인 축("기준축")의 20도 이내에 배향되는 표면을 지칭한다. 내부 표면은, 선단부를 포함하고 기부를 향해 연장되는 표면에 걸쳐 적어도 85%를 초과하여 기준축의 20도 이내에 배향된다. 일부 구현예에서, 내부 표면은, 선단부를 포함하고 기부를 향해 연장되는 표면에 걸쳐 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 99%를 초과하여 기준축의 20도 이내에 배향된다. 일부 구현예에서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이의 적어도 90%, 적어도 95% 또는 적어도 99%에 걸쳐, 피니시 라인의 단면에서의 선단부로부터 기부까지의 직선 거리가 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm이다. 일부 구현예에서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이의 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 99%를 따라 실질적으로 편평한 내부 표면을 갖는다. 피니시 라인의 길이는 종점부터 종점까지(예를 들어, 시작점부터 종단점까지) 선단부를 따른 그의 길이이다.
실질적으로 편평한 표면은 피니시 라인의 방향에 대해 직각인 그의 단면을 조사함으로써 추가로 이해될 수 있다. 피니시 라인의 방향은 상하 배향으로 의치 프레임을 바라봄으로써 결정될 수 있다. 이러한 사시도에서, 피니시 라인의 선단부는 곡선을 그린다. 피니시 라인을 따른 임의의 점(예를 들어, 단면이 취해진 점)에서, 그의 방향은 그 점에서의 접선을 따라 배향된다. 도 4는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 일부분의 평면도를 도시한 개략도이다. 도 4를 참조하면, 피니시 라인(402)은 보유 그리드(404)에 인접한다. 점(406)에서의 피니시 라인(402)의 배향은 방향(408)을 따른다. 유사하게, 점(410)에서의 피니시 라인(402)의 배향은 방향(412)을 따른다. 피니시 라인(402)의 길이는 종점(414)에서 종점(416)까지의 그의 길이이다.
피니시 라인의 단면에 대하여, 도 5는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 영역의 개략 사시도이다. 의치 프레임 영역(500)은 보유 그리드(504)에 인접한 피니시 라인(502)을 갖는다. 점(506)에서, 피니시 라인(502)은 피니시 라인 축(510)의 방향에 대해 직각인 단면(508)을 갖는다. 축(512)은 단면(508)의 평면 내에 있으며, 외부 표면(514) 상의 점(511)에서 그리고 내부 표면(표시되지 않음) 상의 점(513)에서 피니시 라인(502)의 기부(509)와 교차한다.
도 6을 참조하면, 피니시 라인(502)은 외부 표면(514) 및 내부 표면(516)을 갖는다. 외부 표면(514)은 보유 그리드(504)로부터 멀어지는 쪽으로 배향되고, 내부 표면(516)은 보유 그리드(504)를 향하는 쪽으로 배향된다. 내부 표면(516)은 실질적으로 편평한 표면이다. 내부 표면(516)은 선단부(520)로부터 기부(509)를 향해 연장되는 내부 표면(516)의 영역에 걸쳐 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 99%를 초과하여 기준축(518)의 20도 이내에 배향된다. 일부 구현예에서, 내부 표면(516)은 피니시 라인(502)의 길이의 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 99%를 따라 실질적으로 편평하다.
실질적으로 편평한 내부 표면은 대안적인 피니시 라인 설계에 비하여, 파손 없이 피니시 라인의 더 큰 굽힘을 가능하게 한다. 구체적으로는, 컵 형상 내부 표면을 갖는 대안적인 피니시 라인이 열가소성 의치 프레임에 널리 사용되는데, 적어도, (a) 이것이 정위치에 인공 치은을 유지하는 데 도움을 주고, (b) 이것이 입 안의 음식물 및 다른 이물질이 인공 치은과 피니시 라인 사이에 끼는 것을 방지하는 데 도움을 주기 때문이다. 도 7은 컵 형상 내부 표면을 갖는 피니시 라인 및 인공 치은의 일부분을 보여주는 의치의 일부분의 단면의 개략도이다. 도 7a를 참조하면, 피니시 라인(702)은 컵 형상 내부 표면(704)을 가지며, 이는 인공 치은(706)을 보유하는 데 도움이 된다. 컵 형상 내부 표면(704)은 (보유 그리드(710)에 대해 반대 방향인) 방향(708)으로의 치은(706)의 이동을 제약하는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 이물질(예를 들어, 음식물)이 인공 치은(706)과 피니시 라인(702) 사이에 끼게 되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 그러나, 입 안에서 사용될 때, 인공 치은(706) 및 피니시 라인(702)은 굽혀질 수 있다(의치 프레임의 다른 구성요소들이 또한 굽혀질 수 있다). 이러한 굽힘은 피니시 라인(702)에 상당한 응력을 가할 수 있으며, 이는 파손을 야기할 수 있는 것으로 확인되었다. 도 7b는 앞서 기재된 바와 같이 굽힘 시의 피니시 라인(702)을 도시한다. 컵 형상 내부 표면(704)으로 인해, 인공 치은(706)이 굽혀질 때, 영역(712)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 인공 치은(706)과 피니시 라인(702)은 떠밀리게 되어, 공동(714)을 생성하고, 인가된 응력 하에서 피니시 라인(702)이 상당히 변형되게 한다. 인가된 응력은, 예를 들어 영역(712)에서, 피니시 라인(702)이 파손되게 할 수 있는데, 이는, 그의 비교적 얇은 설계 때문이다.
실질적으로 편평한 내부 표면을 포함시킨 피니시 라인은 보유 라인 및 의치 프레임 파손의 위험을 상당히 감소시킬 수 있다. 실질적으로 편평한 내부 표면은 컵 형상 내부 표면을 갖는 설계에 비하여, 인공 치은의 굽힘 시에 피니시 라인에 대한 응력을 감소시킨다. 이러한 내부 표면은 (예를 들어, 표면이 실질적으로 편평하다는 사실로 인해 적어도 부분적으로) 정위치에 인공 치은을 유지하는 데 도움이 되지 않기 때문에, 인공 치은의 굽힘으로 인한 피니시 라인의 굽힘은 상당히 감소되어, 피니시 라인에 가해지는 응력을 감소시킨다. 다시 말하면, 보유 그리드에 대한 접합의 부재 하에서, 인공 치은은 의치 프레임으로부터, 보유 그리드로부터 반대 방향으로 미끄러져서 분리될 수 있으며(예를 들어, 도 6에서, 기준축(518)과 평행한 방향(522)), 이는 굽힘 동안에 피니시 라인이 인공 치은을 정위치에 유지하는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 더욱이, 개선된 가요성을 갖는 중합체 조성물과 조합하여, 굽힘 하에서의 구조적 완전성은 더욱 더 개선된다.
피니시 라인의 외부 표면은 기부에서 인공 치은까지의 매끄러운 전이부를 형성하도록 일반적으로 형상화된다. 일부 구현예에서, 기준축에 대한 외부 표면의 각의 크기(절대값)는 선단부로부터 기부를 향해 연장되는 내부 표면의 영역의 적어도 80%, 적어도 90% 또는 적어도 95%에 걸쳐 내부 표면의 각의 크기보다 더 작다. 이러한 구현예에서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이에 대해 직각인 평면에서 비대칭 단면을 갖는다(예를 들어, 이 단면은 기준축과 평행한 대칭축이 결여되어 있다). 예를 들어, 도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 외부 표면(514)은 기부(509)(점(511)에서)에서 선단부(520)까지의 매끄러운 전이부를 제공한다. 외부 표면(514)과 기준축(518) 사이의 각의 크기는 선단부(520)에서 위치(524)까지의 내부 표면(516)의 영역(선단부로부터 기부를 향해 연장되는 내부 표면의 적어도 80%, 적어도 90% 또는 적어도 95%의 영역)에 걸쳐 내부 표면(516)과 기준축(518) 사이의 각의 크기보다 더 크다. 더욱이, 도시된 피니시 라인(502)의 단면(508)은 기준축(518)과 평행한 대칭축이 결여되어 있다. 다른 구현예에서, 기준축에 대한 외부 표면의 각의 크기는 선단부에서 기부까지의 내부 표면의 각의 크기와 실질적으로 동일하다(10° 이내). 이러한 구현예에서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이에 대해 직각인 평면에서 대칭 단면을 갖는다(예를 들어, 이 단면은 기준축과 평행한 대칭축을 갖는다). 예를 들어, 도 8은 대칭 단면을 갖는 피니시 라인을 보여주는 의치 프레임의 일부분의 단면의 개략도이다. 피니시 라인(802)은 실질적으로 편평한 내부 표면(804) 및 외부 표면(806)을 갖는다. 기준축(808)과 이루는 외부 표면(806)의 각의 크기는 기준축(808)과 이루는 내부 표면(804)의 각의 크기와 실질적으로 동일하다. 더욱이, 피니시 라인(802)의 단면은 기준축(808)을 따라 대칭축을 갖는다. 기준축(808)은 축(810)에 대해 직각이다.
의치 프레임은 또한 레스트(rest) 또는 클래스프(clasp)를 포함할 수 있는데, 이것은 부분 가철성 의치 프레임과 관련하여, 의치 프레임을 환자의 기존 자연 치아 또는 임플란트에 마찰 끼워맞춤(friction fitting)하여 의치 프레임을 환자의 입 안에 고착시키는 것이다. 놀랍게도 출원인들은 본 중합체 조성물로부터 제조된 의치 프레임이 증가된 인성, 가요성, 및 치수 안정성을 나타내어, 의치 프레임의 끼워맞춤 및 보유를 개선하는 클래스프 및 레스트의 사용을 가능하게 한다는 것을 알아내었다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 일부 구현예에서, 의치 프레임(200)은 적어도 하나의 클래스프(208)를 포함할 수 있는데, 클래스프는 의치 프레임(200)으로부터 연장되어 환자의 자연 치아(210) 또는 임플란트(도시되지 않음)의 언더컷(undercut, 214) 주위를 감싸고 그것을 붙잡음으로써, 의치 프레임(200)을 환자의 입 안(212)에 마찰 끼워맞춤한다.
본 중합체 조성물의 증가된 가요성 및 감소된 취성은, 더 내구성이 있고, 환자의 기존 치아 또는 임플란트의 언더컷의 더 안으로 끼워맞추어져서, 예를 들어 금속 의치 프레임 또는 중합체 조성물의 유일한 중합체 성분으로서 PEEK만을 함유하는 상응하는 중합체 조성물을 갖는 의치 프레임에 의해 이전에 가능하였던 것보다 더 우수한 끼워맞춤 및 보유를 제공하는 클래스프의 설계를 가능하게 함을 알아내었다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 일부 구현예에서, 의치 프레임(200)은 의치 프레임(200)을 환자의 입 안(212)에 정위치에 유지하는 데 도움이 되는 레스트(216)를 포함한다. 레스트는 환자의 자연 치아 또는 임플란트의 교합 표면(bite surface) 상으로 연장되는 의치 프레임의 일부분이다. 레스트는 씹는 동안 대향하는 치아와 접촉하게 될 수 있기 때문에, 그것은 내충격성이 있어야 하고 마모될 수 있다. 본 중합체 조성물은 그의 인성 및 가요성 때문에 레스트에 사용하기에 특히 적합한 것으로 확인되었다.
실시예
이제, 본 발명을 하기 실시예를 참조하여 더 상세히 설명할 것이며, 하기 실시예의 목적은 단지 예시적일 뿐이며 본 발명의 범주를 제한하고자 하지 않는다.
출발 재료
하기 재료를 사용하여 실시예를 제조하였다:
Solvay Specialty Polymers USA, L.L.C.에서 입수할 수 있는 KetaSpire® PEEK KT-820 NL Q.
Solvay Specialty Polymers USA, L.L.C.에서 입수할 수 있는 Radel® PPSU R-5000 NT 및 R-5100 P NT.
이산화티타늄(TiO2) - 등급: Chemours에서 입수할 수 있는 TiPure® R105.
블렌드 제조
L/D 비가 48:1인 26 mm 직경 Coperion® ZSK-26 동방향-회전 부분 맞물림 2축 압출기(co-rotating partially intermeshing twin screw extruder)를 사용하여 각각의 제형을 융용 배합하였다.
각각의 경우에, 수지 및 첨가제를 중량식 공급기를 사용하여 30 내지 40 lb/hr 범위의 처리율로 배럴 섹션 1에 공급하였다. 압출기를 약 200 RPM의 스크류 속도로 작동시켰다. 약 27 inHg의 진공 수준으로 진공을 배럴 구역 10에 인가하였다. 모든 화합물에 대해 단일-구멍 다이를 사용하였으며, 다이를 빠져나가는 용융된 중합체 스트랜드를, 수조에서 냉각시키고, 이어서 펠릿화기에서 커팅하여 대략 3.0 mm 길이 x 2.7 mm 직경의 펠릿을 형성하였다.
사출 성형
예시적인 제형을 사출 성형하여 기계적 특성 시험을 위한 3.2 mm(0.125 in) 두께의 ASTM 인장 및 굽힘 시편을 생성하였다. I형 인장 ASTM 시편 및 5 in x 0.5 in x 0.125 in 굽힘 시편을 사출 성형하였다.
기계적 시험
1) ISO 바(bar) 80 x 10 x 4 mm, 및 2) 2 x 3 x 0.125 in 플라크(plaque)로 구성된 사출 성형된 시험 시편을 사용하여 기계적 특성을 시험하였다. 조성물을 평가하는 데 있어서 하기 시험 방법을 사용하였다:
ASTM D-638: 인장 특성: 항복 인장 강도, 인장 모듈러스 및 항복 인장 신율
ASTM D790: 굽힘 특성
ASTM D792: 밀도 및 비중
ASTM D256: 노치 아이조드(notched Izod) 내충격성
기계적 시험의 결과가 하기 표 1에 나타나 있다.
예 번호 C1 E1 E2 E3
PEEK, KetaSpire® KT-820 NL Q 100 62.9 62.9 62.9
PPSU, Radel® R-5100 P NT -- 36.9 36.9 6.9
PPSU, Radel® R-5000 NT -- -- -- 30
산화아연 -- 0.1 0.1 0.1
스테아르산아연 -- 0.1 0.1 0.1
TiO2, TiPure® R-105 (pph) -- 0 3 5
컬러 농축물 패키지 (pph) -- -- 0.024 0.018
　 　 　 　 　
밀도 (g/cm) -- 1.28 내지 1.32 1.32 --
항복 인장 강도 (MPa) -- 84 87 87.8
인장 모듈러스 (GPa) 3.5 3.1 3.22 3.18
항복 인장 신율 (%) 5.2 4 6.1 6.19
파단 인장 신율 (%) 78 30 -- 90
굽힘 모듈러스 (GPa) 3.7 3.1 -- 3.25
굽힘 강도 (MPa) 146 122 -- 128.9
노치 아이조드 충격 (J/m) 91 100 100 98.2
치수 안정성 시험
실시예 3의 조성물의 압출된 원통형 블랭크 및 사출 성형된 원통형 블랭크로부터 제조된 의치 프레임의 치수 안정성을 평가하였다.
실시예 3의 조성물을 98 mm 직경 및 18 mm 두께로 측정되는 원통형 블랭크(즉, 블랭크)로 사출 성형하였다. 실시예 3의 조성물의 막대로 압출하고 막대를 커팅하여 압출된 블랭크를 형성함으로써 동일한 크기의 블랭크를 또한 제조하였다.
환자의 치아 하악의 본을 떴으며, 이로부터 석고 모형(plaster cast)을 제조하였다. 3Shape D750 랩 스캐너(Lab Scanner)를 사용하여 석고 모형을 스캐닝하여 환자의 치아의 전자적 모델을 생성하였다. 컴퓨터를 사용하는 CAD/CAM 기술을 사용하여 의치 프레임을 설계하고, 동일하게 형상화된 의치 프레임을 각각의 블랭크로부터 밀링하였다. 밀링 후에, 육안 검사에 의해 주조 모형 상에서 각각의 의치 프레임의 끼워맞춤을 평가하였다. 의치 프레임 상의 모든 레스트가 주조 모형 상에서 그들의 레스트 시트와 완전히 접촉하게 되었을 때 프레임워크가 고정된 것으로 간주하였다. 각각의 의치 프레임은 밀링 직후에 주조 모형 상에 잘 끼워맞추어졌다. 대략 24 시간 후에, 육안 검사에 의해 각각의 의치 프레임의 끼워맞춤을 재평가하였다. 압출된 블랭크로부터 밀링된 의치 프레임은 계속해서 우수한 끼워맞춤을 나타내었지만, 사출 성형된 블랭크로부터 밀링된 의치 프레임은 그들의 원래의 치수로부터 2 mm 초과의 변형을 가져서 프레임을 사용 불가능하게 하는 것으로 확인되었다.
따라서, 의치 프레임이 압출된 블랭크로부터 밀링될 때 사출 성형된 블랭크와 비교하여 치수 안정성이 증가되고 끼워맞춤이 유지됨을 예기치 않게도 알아내었다.
색상 안정성 시험
변형된 AL-PCL-MEC-LTM-077 시험 방법을 사용하여, 커피(구강 환경에서 발견되는 전형적인 얼룩 원인물질)에 대한 노출 후에 실시예 3 및 비교예 C1의 조성물의 색상 안정성을 평가하였다.
컬러 칩 형태의 6 개의 시험 시편을 사출 성형에 의한 재료 각각으로부터 제조하였다.
Nestle에서 입수할 수 있는 Nescafe ClasicoTM 다크 로스트 커피 20 g을 1000 ml의 비등 증류수에 첨가함으로써 커피 얼룩 용액을 제조하였다.
XRite® Color i7800 분광 광도계를 사용하여 각각의 시편에 대한 색상 변화를 평가하였다. 360 내지 750 nm에서 분광 광도 반사율을 측정하였으며, 각각의 시험 시편에 대한 측정은 3 회 반복하여 수행하였다.
각각의 시편을 37+/-1℃에서 24 시간 동안 증류수 중에 넣음으로써 컨디셔닝한 후, 기준 측정치로서 분광 광도 데이터를 수집하였다. 컨디셔닝 후에, 37+/-1℃에서 30 일 동안 각각의 재료의 시험 시편 3 개는 커피 얼룩 용액 중에 액침하고, 나머지 시편 3 개는 대조군으로서 증류수 중에 액침하였다. 시험 시편을 30 일 후에 꺼내고, 분광 광도계로 분석하였다.
각각의 시험 시편을 실온(21℃)에서 10 분 동안 Ney Ultrasonic 28B 클리너 중에 넣어둠으로써 세정하였다. 세정 용액은 Quala Dental Products에서 입수할 수 있는 초음파 용액(Ultrasonic Solution) #4 Tartar 및 Stain Remover였다. 세정 후에 스펙트럼 분석을 또한 수행하였다.
CIE 1976 L-a-b 좌표계 표준에 따라 색상을 측정하였는데, 여기서 L* 좌표계는 명도(검정색 내지 흰색) 스케일을 나타내고, a* 좌표계는 녹색-적색 색도를 나타내고, b* 스케일은 청색-황색 색도를 나타낸다. 각각의 판독치와, 컨디셔닝한 후에 그리고 얼룩 전에 측정된 기준 사이의 차이로서 분광 광도계 결과로부터 델타 E[ΔE=((ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb)2)1/2] 값을 계산하였다. ΔE 값을 사용하여 색상 안정성을 평가하였으며, 더 높은 값이 더 높은 수준의 얼룩을 나타낸다.
색상 안정성 시험의 결과가 하기 표 2에 나타나 있다.
T1
30 일
ΔE		 T2
세정 후
ΔE		 세정 후 차이
(T1- T2)
비교예 C1의 조성물
C2 커피 5.861 4.100 1.761
C4 물 0.676 0.552 0.123
실시예 E3의 조성물
E4 커피 17.557 0.410 17.146
C5 물 0.544 0.366 0.178
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 3 및 비교예 1의 조성물 각각은 17.557 및 5.861의 ΔE로 각각 나타나는 바와 같이 커피 얼룩 용액 중에서 30 일 후에 증가된 얼룩을 나타내었다. 그러나, 세정 후에, 실시예 3의 조성물은 비교예 1의 조성물보다 얼룩의 상당히 더 큰 감소 및 더 낮은 ΔE를 예기치 않게도 나타내었다.
본 명세서에 참고로 포함된 임의의 특허, 특허 출원, 및 간행물의 개시 내용이 용어를 불명확하게 할 수 있는 정도로 본 출원의 설명과 상충된다면, 본 설명이 우선할 것이다.
추가의 본 발명의 개념:
1. (i) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 30 중량% 내지 약 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르) 케톤("PEEK") 중합체;
(ii) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 적어도 하나의 폴리페닐설폰("PPSU") 중합체; 및
(iii) 안료를 포함하는, 약 30 중량% 미만의 미립자 충전제
를 포함하는 중합체 조성물
을 포함하는 의치 프레임.
2. 본 발명의 개념 1에 있어서, 미립자 충전제는 평균 1차 입자 직경이 100 nm 내지 5 μm인, 의치 프레임.
3. 본 발명의 개념 1 또는 본 발명의 개념 2에 있어서, 미립자 충전제는 TiO2를 포함하는 것인, 의치 프레임.
4. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 3 중 어느 하나에 있어서, 중합체 조성물에는 섬유질 충전제가 부재하는 것인, 의치 프레임.
5. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 4 중 어느 하나에 있어서, 실질적으로 편평한 내부 표면을 포함하는 적어도 하나의 피니시 라인(finish line)을 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
6. 본 발명의 개념 5에 있어서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이에 대해 직각인 평면에서 비대칭 단면을 갖는 것인, 의치 프레임.
7. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 6 중 어느 하나에 있어서, 약 10 mm2 미만의 면적을 갖는 적어도 하나의 보유 구멍을 포함하는 보유 그리드를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
8. 보유 그리드 상에 배치되고 피니시 라인의 내부 표면과 접촉하고 있는 인공 치은을 포함하는, 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 7 중 어느 하나의 의치 프레임을 포함하는 의치.
9. 본 발명의 개념 8에 있어서, 인공 치은과 접촉하고 있는 적어도 하나의 인공 치아를 추가로 포함하는 것인, 의치.
10. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 9 중 어느 하나에 있어서, 레스트를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
11. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 10 중 어느 하나에 있어서, 클래스프를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
12. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 11 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 PEEK 중합체는 하기 화학식 중 어느 하나로 나타내고:
[화학식 1]
Figure pct00005
및
[화학식 2]
Figure pct00006
(상기 식에서, R1은 각각의 경우에, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설폰산염, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스폰산염, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4급 암모늄으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; i는 각각의 경우에, 0 내지 4로부터 독립적으로 선택된 정수이며, 바람직하게는 각각의 i는 0임),
적어도 하나의 PPSU 중합체는 하기 화학식 중 어느 하나로 나타내는:
[화학식 3]
Figure pct00007
및
[화학식 4]
Figure pct00008
(상기 식에서, R2는 각각의 경우에, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설폰산염, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스폰산염, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4급 암모늄으로부터 독립적으로 선택되고; j는 각각의 경우에, 0 내지 4로부터 독립적으로 선택된 정수이며, 바람직하게는 각각의 j는 0임)
것인, 의치 프레임.
13. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 12 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 PEEK 중합체의 농도는, 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 50 중량% 또는 적어도 약 55 중량%이고, 약 80 중량% 이하, 약 75 중량% 이하, 약 70 중량% 이하, 또는 약 65 중량% 이하인, 의치 프레임.
14. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 13 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 PPSU 중합체의 농도는, 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 10 중량%, 적어도 약 15 중량%, 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 25 중량% 또는 적어도 약 30 중량%이고, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 55 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 45 중량% 이하, 또는 약 40 중량% 이하인, 의치 프레임.
15. 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 14 중 어느 하나에 있어서, 안료의 총 농도는, 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 적어도 약 0.1 중량 백분율("pph"), 적어도 약 1 pph, 적어도 약 1 pph, 적어도 약 2 pph 또는 적어도 약 3 pph 및 약 25 pph 이하, 약 15 pph 이하, 약 10 pph 이하, 또는 약 7 pph 이하인, 의치 프레임.
16. 중합체 조성물을 포함하는 블랭크로부터 본 발명의 개념 1 내지 본 발명의 개념 16 중 어느 하나의 의치 프레임을 밀링하는 단계를 포함하는, 의치 프레임을 형성하는 방법.
17. 본 발명의 개념 16에 있어서, 블랭크는 원통형 블랭크를 포함하는 것인, 방법.
18. 본 발명의 개념 17에 있어서, 원통형 블랭크는 두께가 약 10 mm 내지 약 70 mm이고, 직경이 약 20 mm 내지 약 100 mm인, 방법.
19. 본 발명의 개념 18에 있어서, 블랭크를 제조하는 단계를 추가로 포함하며, 제조하는 단계는 중합체 조성물을 직경이 약 20 mm 내지 약 100 mm인 막대로 압출하는 단계 및 막대를 커팅하여 원통형 블랭크를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
20. 본 발명의 개념 16 내지 본 발명의 개념 19 중 어느 하나에 있어서, 밀링하는 단계는 컴퓨터 이용 제조("CNC") 머신을 사용하여 블랭크를 밀링하여 의치 프레임을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
21. 본 발명의 개념 20에 있어서,
CNC 머신은 메모리와 전자적 통신 상태에 있는 컴퓨터 프로세서를 포함하고;
컴퓨터 프로세서는 메모리에 접근하여 환자의 입의 디지털 표현을 포함하는 디지털 파일을 판독하고;
CNC는 환자의 입의 디지털 표현에 따라 커팅 공구를 가이드하여 블랭크로부터 재료를 제거하고 의치 프레임을 형성하는 것인, 방법.
22. 본 발명의 개념 21에 있어서, 환자의 입의 디지털 표현을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 생성하는 단계는 환자의 입의 광학 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
23. 본 발명의 개념 21에 있어서, 환자의 입의 디지털 표현을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 생성하는 단계는 환자의 입의 몰드의 광학 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
24. 본 발명의 개념 21 내지 본 발명의 개념 23 중 어느 하나에 있어서, 커팅 공구는 드릴 비트 또는 레이저를 포함하는 것인, 방법.

Claims (20)

  1. (i) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 30 중량% 내지 약 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르) 케톤("PEEK") 중합체;
    (ii) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 적어도 하나의 폴리페닐설폰("PPSU") 중합체; 및
    (iii) 안료를 포함하는 약 30 중량% 미만의 미립자 충전제
    를 포함하는 중합체 조성물
    을 포함하는 의치 프레임.
  2. 제1항에 있어서, 미립자 충전제는 평균 1차 입자 직경이 100 nm 내지 5 μm인, 의치 프레임.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미립자 충전제는 TiO2를 포함하는 것인, 의치 프레임.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 조성물에는 섬유질 충전제가 부재하는 것인, 의치 프레임.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 편평한 내부 표면을 포함하는 적어도 하나의 피니시 라인(finish line)을 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
  6. 제5항에 있어서, 피니시 라인은 피니시 라인의 길이에 대해 직각인 평면에서 비대칭 단면을 갖는 것인, 의치 프레임.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 약 10 mm2 미만의 면적을 갖는 적어도 하나의 보유 구멍을 포함하는 보유 그리드(retention grid)를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 레스트(rest)를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 클래스프(clasp)를 추가로 포함하는 것인, 의치 프레임.
  10. 보유 그리드 상에 배치되고 피니시 라인의 내부 표면과 접촉하고 있는 인공 치은을 포함하는, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 의치 프레임을 포함하는 의치.
  11. 제10항에 있어서, 인공 치은과 접촉하고 있는 적어도 하나의 인공 치아를 추가로 포함하는 것인, 의치.
  12. (i) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 30 중량% 내지 약 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(에테르 에테르) 케톤("PEEK") 중합체;
    (ii) 중합체 조성물의 총 중량에 대하여, 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 적어도 하나의 폴리페닐설폰("PPSU") 중합체; 및
    (iii) 안료를 포함하는 약 30 중량% 미만의 미립자 충전제
    를 포함하는 중합체 조성물
    을 포함하는 블랭크(blank)로부터 의치 프레임을 밀링(milling)하는 단계를 포함하는, 의치 프레임을 형성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 블랭크는 원통형 블랭크를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 원통형 블랭크는 두께가 약 10 mm 내지 약 70 mm이고, 직경이 약 20 mm 내지 약 100 mm인, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 블랭크를 제조하는 단계를 추가로 포함하며, 제조하는 단계는 중합체 조성물을 직경이 약 20 mm 내지 약 100 mm인 막대(rod)로 압출하는 단계 및 막대를 커팅하여 원통형 블랭크를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 밀링하는 단계는 컴퓨터 이용 제조("CNC") 머신을 사용하여 블랭크를 밀링하여 의치 프레임을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    CNC 머신은 메모리와 전자적 통신 상태에 있는 컴퓨터 프로세서를 포함하고;
    컴퓨터 프로세서는 메모리에 접근하여 환자의 입의 디지털 표현을 포함하는 디지털 파일을 판독하고;
    CNC는 환자의 입의 디지털 표현에 따라 커팅 공구를 가이드하여 블랭크로부터 재료를 제거하고 의치 프레임을 형성하는 것인, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 환자의 입의 디지털 표현을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 생성하는 단계는 환자의 입의 광학 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 환자의 입의 디지털 표현을 생성하는 단계를 추가로 포함하며, 생성하는 단계는 환자의 입의 몰드의 광학 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 커팅 공구는 드릴 비트(drill bit) 또는 레이저를 포함하는 것인, 방법.
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