KR20210075118A - 구조화된 표면을 갖는 치과용 기구 - Google Patents

구조화된 표면을 갖는 치과용 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR20210075118A
KR20210075118A KR1020217013352A KR20217013352A KR20210075118A KR 20210075118 A KR20210075118 A KR 20210075118A KR 1020217013352 A KR1020217013352 A KR 1020217013352A KR 20217013352 A KR20217013352 A KR 20217013352A KR 20210075118 A KR20210075118 A KR 20210075118A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microstructures
dimensionally
dental
region
dental instrument
Prior art date
Application number
KR1020217013352A
Other languages
English (en)
Inventor
바스카 브이. 벨라마카니
폴 알. 클라이버
리차드 피. 루신
다니엘 제이. 스캠서
니거스 비. 아데프리스
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20210075118A publication Critical patent/KR20210075118A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/06—Implements for therapeutic treatment
    • A61C19/063—Medicament applicators for teeth or gums, e.g. treatment with fluorides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
    • A61C7/08—Mouthpiece-type retainers or positioners, e.g. for both the lower and upper arch
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/60—Preparations for dentistry comprising organic or organo-metallic additives
    • A61K6/69—Medicaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/02—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/02—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C39/12—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/38—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/14—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor using multilayered preforms or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)

Abstract

치과용 기구가 기재되며, 상기 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동(cavity)들을 갖는 중합체 기재(substrate), 상기 기재 상의 가공된 미세구조체(microstructure)들의 배열을 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 치료제를 포함한다. 미세구조체들은 중합체 기재의 주 표면 상에 배치된 중합체 필름 상에 3차원적으로 가공될 수 있으며, 미세구조체들은 표면으로부터 외향으로 연장된다. 미세구조체들은 또한 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함한다.

Description

구조화된 표면을 갖는 치과용 기구
치과교정 치료는 개선된 미용적 외관 및 치아 기능을 위해 오정렬된 치아를 재위치설정하고 교합 배치(bite configuration)를 개선하는 것을 포함한다. 치아의 재위치설정은 연장된 기간에 걸쳐 치아에 제어된 힘을 인가함으로써 달성된다.
한 예로서, 치아는, 일반적으로 치과교정용 얼라이너 또는 치과교정용 얼라이너 트레이로 지칭되는 치과용 기구를 치과교정 치료의 매 치료 단계마다 환자의 치아 위에 배치함으로써 재위치설정될 수 있다. 치과교정용 정렬 트레이는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 한정하는 중합체 셸(polymeric shell)을 포함한다. 중합체 셸 내의 개별 공동들은 상악 또는 하악에 있는 선택된 치아 또는 치아의 군을 탄성적으로 그리고 증분적으로 재위치설정하기 위하여 하나 이상의 치아에 힘을 가하도록 형상화된다.
일련의 치과교정용 얼라이너 트레이가, 하나의 치아 정렬부터 연속적인 치아 정렬까지 치아를 점진적으로 재위치설정하여 원하는 치아 정렬 상태를 달성하도록, 치과교정 치료의 매 단계마다 순차적으로 그리고 교대하면서 착용되도록 환자에게 제공된다. 일단 원하는 정렬 상태가 달성되면, 얼라이너 트레이 또는 일련의 얼라이너 트레이가 치아 정렬을 유지하기 위해 환자의 구강 내에서 주기적으로 또는 연속적으로 사용될 수 있다. 게다가, 치과교정용 리테이너 트레이가 초기 치과교정 치료 후에 치아 정렬을 유지하기 위해 연장된 기간 동안 사용될 수 있다.
일부 예에서, 치과교정 치료의 소정 단계는 수일, 수주 또는 심지어 수개월의 연장된 기간에 걸쳐 하루에 수시간 동안 환자의 구강 내에 얼라이너 트레이가 유지될 것을 필요로 할 수 있다. 치과교정용 얼라이너 트레이가 환자의 구강 내에서 사용 중에 있는 동안에는, 음식 또는 다른 물질이 기구를 얼룩지게 하거나 달리 손상시킬 수 있다. 게다가, 미생물이 기구의 표면을 오염시킬 수 있는데, 이는 일부 경우에는 또한 생물막(biofilm)이 표면 상에 형성되게 할 수 있다. 생물막은 기구가 주기적으로 세정되더라도 제거하기가 어려울 수 있다. 얼라이너 트레이의 표면 상에의 미생물 또는 생물막 축적은 얼라이너 트레이를 얼룩지게 하거나 달리 변색시킬 수 있고, 바람직하지 않은 맛 및 냄새를 야기할 수 있으며, 심지어는 잠재적으로 다양한 치주 질병으로 이어질 수 있다.
일부 예에서, 열가소성 얼라이너 트레이는, 전형적으로 환자의 구강 내에서 1주 이내에 점탄성 크리프(creep)/신장 및 수화-유도 가소화로부터 팽창될 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 신장은 얼라이너 트레이의 유효성을 감소시키고, 일부 경우에는 환자의 불편함으로 이어질 수 있다.
대체로, 본 발명은 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동(cavity)들을 갖는 중합체 기재(substrate)를 포함하는 치과용 기구에 관한 것이다. 상기 중합체 기재는 상기 기재 상의 가공된 미세구조체(microstructure)들의 배열을 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 치료제를 포함한다.
생물막 축적에 의해 야기되는 치과용 기구 및 환자의 치아에 대한 손상을 감소시키거나 심지어 방지하는 것을 돕기 위하여, 일 태양에서 본 발명은 3차원(3D)적으로 텍스처화된 표면을 포함하는 치과용 기구에 관한 것이다. 일부 실시 형태에서, 3D 텍스처화된 표면 상의 개별 구조체들은, 예를 들어 탈회(decalcification)에 대해 치아를 보호하기 위해, 그리고/또는 치과용 기구의 노출된 표면 상에의 생물막 형성을 방지하기 위해 환자의 구강 내에서 치료제를 방출하도록 구성된다.
일부 실시 형태에서, 상기 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 갖는 중합체 기재 및 상기 중합체 기재의 주 표면 상의 중합체 필름을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 상기 중합체 필름의 외향으로 대면하는 표면은 상기 외향으로 대면하는 표면으로부터 상향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이(array)를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 치과용 기구의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 상기 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 갖는 중합체 기재 및 상기 기재 상의 가공된 미세구조체들의 배열을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 상기 가공된 미세구조체들은 치료제를 포함한다.
또한 대체로, 본 발명은 치과용 기구의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 중합체 필름의 제1 주 표면에 제2 중합체 필름의 제1 주 표면을 부착하여 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제2 중합체 필름의 제2 주 표면은 그로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함한다. 상기 방법은 또한 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 포함하도록 상기 라미네이트 구조물을 형상화하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 본 발명은 치과용 기구를 제조하는 다른 방법을 기재한다. 상기 방법은 복수의 가공된 미세구조체들을 포함하는 공구 상에 액체 중합체 수지를 캐스팅하여 미세구조화된 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 미세구조화된 필름은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 미세구조화된 필름의 제1 주 표면 상에 중합체 필름을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 공구를 제거하여 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 미세구조화된 필름의 제2 주 표면은 그로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함한다. 상기 방법은 또한 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 복수의 공동들을 상기 라미네이트 구조물에 형성하여 상기 치과용 기구를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 본 발명은 치과용 기구를 제조하는 추가의 방법을 기재한다. 상기 방법은 접착제의 층을 중합체 필름의 주 표면에 적용하는 단계 및 상기 접착제를 경질화하여 경질화된 접착제 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 복수의 가공된 미세구조체들을 포함하는 공구 상에 액체 중합체 수지를 캐스팅하여 미세구조화된 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 미세구조화된 필름은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함한다. 상기 방법은 상기 중합체 필름을 상기 미세구조화된 필름에 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 접착제 층은 상기 미세구조화된 필름의 제1 주 표면 상에 있다. 상기 방법은 또한 상기 액체 중합체 수지를 경질화하는 단계 및 상기 공구를 제거하여 라미네이트 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 미세구조화된 필름의 제2 주 표면은 그로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함한다. 상기 방법은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 복수의 공동들을 상기 라미네이트 구조물에 형성하여 상기 치과용 기구를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 치과 치료 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하나 이상의 치아 주위에 치과용 기구를 위치시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들, 및 상기 치과용 기구의 노출된 표면 상의 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 하나 이상의 치료제를 포함한다. 상기 방법은 또한 환자의 구강 내로 상기 치료제를 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시 형태의 상세 사항이 첨부 도면 및 이하의 설명에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 상세한 설명 및 도면으로부터 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 치과교정용 기구의 위에서 본 개략 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 치과교정용 기구의 일부를 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 3차원적으로 마이크로텍스처화된 표면의 개략 평면도이다.
도 3은 치과교정용 기구를 치아 위에 배치함으로써 치과교정용 기구를 사용하기 위한 방법의 위에서 본 개략 사시도이다.
도 4는 예시적인 치과교정용 기구의 개략 단면도이다.
도 5는 치과교정용 기구를 위한 치과교정용 기구 구성요소의 예시적인 하위조립체의 개략 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 예시적인 미세복제 공구의 단면도 및 평면도이다.
도 7은 치과교정용 기구를 위한 예시적인 하위조립체의 개략 단면도이다.
도 8은 치과교정용 기구를 위한 예시적인 하위조립체의 개략 단면도이다.
도 9는 예시적인 예비 치과교정용 기구의 개략 단면도이다.
도 10은 예시적인 치과교정용 기구의 개략 단면도이다.
도 11은 예시적인 예비 치과교정용 기구의 구성요소의 토포그래픽 뷰(topographical view)이다.
도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은, 본 명세서에서 치과교정용 얼라이너 트레이 또는 리테이너 트레이로도 지칭되는 치과용 기구(100)의 위에서 내려다 본 개략 사시도이다. 치과용 기구(100)는 복수의 공동들(104)을 갖는 중합체 셸(102)을 포함한다. 공동들(104)은 하나의 치아 정렬부터 연속적인 치아 정렬까지 환자의 상악 또는 하악에 있는 하나 이상의 치아를 수용하고 탄성적으로 재위치설정하도록, 또는 이미 재정렬된 하나 이상의 치아의 위치를 수용하고 유지하도록 형상화된다. 중합체 셸(102)은 환자의 치아와 접촉하는 제1 주 외부 표면(106) 및 제2 주 내부 표면(108)을 포함하며, 이들 중 적어도 하나는 외향으로 연장되는 미세구조체들(122)의 배열을 갖는 3D 미세구조화된 표면(110)을 갖는 층(124)을 포함한다. 중합체 셸(102)은 정면(112), 좌측면(114A) 및 우측면(114B)을 추가로 포함한다. 도 1에서, 중합체 셸(102)은 상치열궁(upper arch)을 위해 형상화된 것으로 도시되어 있다. 중합체 셸(102)은 또한 하치열궁(lower arch)을 위한 것일 수 있다.
치과교정용 기구(100)의 셸(102)은, 환자의 치아에 대체로 순응하고, 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있는 탄성 중합체 재료이다. 일부 실시 형태에서, 셸(102)은 투명(clear)하거나 실질적으로 투과성(substantially transparent)인 중합체 재료로서, 이에는, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 열가소성 폴리우레탄, 아크릴, 폴리설폰, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌/에틸렌 공중합체, 환형 올레핀 중합체/공중합체, 폴리-4-메틸-1-펜텐 또는 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 스티렌계 중합체 재료, 폴리아미드, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르에테르케톤 및 이들의 조합으로부터 선택되는 비정질 열가소성 중합체, 반결정질 열가소성 중합체 및 투명 열가소성 중합체 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 셸(102)은 투명하거나 실질적으로 투과성인 반결정질 열가소성 물질, 결정질 열가소성 물질 및 복합재, 예컨대 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 셸(102)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 폴리사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체 재료이다. 제한적인 것으로 의도되지 않는, 셸(102)을 위한 탄성 중합체 재료로서 적합한 구매가능한 재료의 한 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(글리콜 첨가 폴리에스테르(PETg))이다. 적합한 PETg 수지는, 예를 들어 미국 테네시주 킹스포트 소재의 Eastman Chemical; 미국 캘리포니아주 어빈 소재의 SK Chemicals; 미국 미시간주 미들랜드 소재의 DowDuPont: 미국 위시콘신주 오시코시 소재의 Pacur; 및 독일 이절론 소재의 Scheu Dental Tech와 같은 다양한 상업적 공급업체로부터 입수될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 셸(102)은 단일 중합체 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 중합체 재료들의 다수의 층들을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 셸(102)은 실질적으로 투과성인 중합체 재료이다. 본 출원에서, 용어 "실질적으로 투과성"은, 전자기 스펙트럼의 다른 영역의 광을 거부하면서 육안에 민감한 파장 영역(약 0.4 마이크로미터(μm) 내지 약 0.75 μm)의 광을 통과시키는 재료를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 셸(102)에 대해 선택된 중합체 재료의 반사 에지(reflective edge)는 육안의 감도로부터 단지 약 0.75 μm 초과여야 한다.
다양한 실시 형태에서, 셸(102)은 1 mm 미만의 두께를 갖지만, 치과교정용 기구(100)의 응용에 따라 다양한 두께가 사용될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 셸(102)은 약 50 μm 내지 약 3,000 μm, 또는 약 300 μm 내지 약 2,000 μm, 또는 약 500 μm 내지 약 1,000 μm, 또는 약 600 μm 내지 약 700 μm의 두께를 갖는다.
일부 실시 형태에서, 구조화된 표면(110)을 포함하는 층(124)은 실질적으로 투과성인 중합체 셸(102) 상에 약 50 μm 내지 약 1000 μm의 두께로 적용될 때 약 400 nm 내지 약 750 nm의 가시광에 대해 실질적으로 투과성이다. 다양한 실시 형태에서, 셸(102)과 층(124)의 합계 두께를 통한 가시광 투과율은 적어도 약 50%, 또는 약 75%, 또는 약 85%, 또는 약 90%, 또는 약 95%이다.
일 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 환자의 구강 내에서 유익한 효과를 가질 수 있는 하나 이상의 치료제를 방출하도록 구성된다. 예에는 치과용 조성물에 종종 사용되는 유형의 불화물 공급원, 미백제, 우식 방지제(예를 들어, 자일리톨), 재광화제(re-mineralizing agent)(예를 들어, 인산칼슘 화합물), 효소, 구강청정제, 마취제, 응혈제, 산 중화제 및 pH 제어제, 이온-리차징제(ion-recharging agent), 화학요법제, 면역 반응 조절제, 요변성제(thixotrope), 폴리올, 항염증제, 항미생물제, 항진균제, 구강건조증 치료제, 탈감작제(desensitizer) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 상기 치료제들 중 임의의 것의 조합이 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 적합한 치료제는 칼슘, 인, 및 불화물 화합물과 같은 재광화제를 포함한다.
예를 들어, 일부 실시 형태에서, 적합한 칼슘 화합물은 염화칼슘, 탄산칼슘, 칼슘 카제이네이트, 염화칼슘, 칼슘 시트레이트, 칼슘 글루비오네이트, 칼슘 글루셉테이트, 칼슘 글리세로포스페이트, 칼슘 글루코네이트, 수산화칼슘, 칼슘 하이드록시아파타이트, 칼슘 락테이트, 칼슘 옥살레이트, 산화칼슘, 칼슘 판토테네이트, 인산칼슘, 칼슘 폴리카르보필, 칼슘 프로피오네이트, 피로인산칼슘, 황산칼슘, 및 이들의 혼합물 및 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 이들 화합물은 환자의 치아의 표면에서 칼슘 하이드록시아파타이트의 탈광화를 최소화하는 것으로 밝혀져 있다.
일부 실시 형태에서, 치아 재광화 화합물은 인산염 화합물을 포함한다. 적합한 인산염 화합물은 인산알루미늄, 인산골(bone phosphate), 인산칼슘, 오르토인산칼슘, 무수 이염기성 인산칼슘, 인산칼슘-골회(calcium phosphate-bone ash), 이염기성 인산칼슘 2수화물, 무수 이염기성 인산칼슘, 이염기성 인산칼슘 2수화물, 삼염기성 인산칼슘, 이염기성 인산칼슘 2수화물, 인산이칼슘, 중성 인산칼슘, 침전 인산칼슘, 3차 인산칼슘, 인산삼칼슘, 휘틀록카이트(whitlockite), 인산마그네슘, 인산칼륨, 이염기성 인산칼륨, 오르토인산수소이칼륨, 일인산이칼륨, 인산이칼륨, 일염기성 인산칼륨, 칼륨산 인산염(potassium acid phosphate), 이인산칼륨, 오르토인산이수소칼륨, 인산수소칼륨, 인산나트륨, 무수 인산나트륨, 이염기성 인산나트륨, 오르토인산수소이나트륨, 오르토인산수소이나트륨 12수화물, 인산수소이나트륨, 인산이나트륨, 및 오르토인산나트륨을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
치아의 광물 표면 내로 혼입되는 불화물 화합물은 에나멜질의 탈광화를 억제하여 치아를 보호하도록 돕는다. 치아의 광물 표면 내로 흡수된 불화물 화합물은 타액 또는 다른 공급원으로부터 칼슘 및 포스페이트 이온을 끌어당기는데, 이는 플루오르아파타이트의 형성을 가져와서 탈광화에 대해 치아를 보호한다. 어떠한 이론에 의해서도 구애되고자 함이 없이, 현재 이용가능한 증거는, 플루오르아파타이트가 천연 발생 하이드록시아파타이트보다 더 낮은 용해도를 나타내며, 이는 치아가 매일 직면하는 불가피한 산 공격(acid challenge)에 저항하도록 도울 수 있음을 나타낸다.
치과교정 환자는 그들의 치료 과정에 걸쳐 우식 위험이 높은 것으로 간주된다. 시판 불화물 바니시(fluoride varnish)는 의도적으로 매우 끈적거리며, 일단 적용되면, 전형적으로 에나멜질 상에서 수시간 동안 지속된다. 얼라이너 트레이와 같은 치과용 기구를 착용하는 치과교정 환자의 경우, 바니시가 환자의 치열궁 상에의 얼라이너의 피팅을 방해할 수 있을 뿐만 아니라, 얼라이너를 제조하는 플라스틱에 접착되어 그것을 영구적으로 뒤틀리게 하거나 변형시킬 수 있기 때문에 이것은 바람직하지 않다. 일 실시 형태에서, 예를 들어, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 환자에 대한 정렬 트레이의 피팅을 손상시키거나 정렬 트레이를 제조하는 중합체 재료를 파괴시키지 않고서, 정렬 트레이 세트에 대한 전형적인 착용 시간(예를 들어, 7일)에 걸쳐 유익한 불화물을 전달하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 칼슘 화합물, 인산염 화합물, 불화물 화합물 또는 이들의 조합은 칼슘, 인산염 또는 불화물 중 적어도 하나가 미리 결정된 착용 시간 동안 또는 그 시간을 초과하여 중합체 셸(102)의 내부 표면(108)에 인접하거나 그와 접촉하는 환자의 치아의 표면 상의 탈광화를 실질적으로 감소시키거나 방지하기에 충분한 양으로 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)에 존재할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 미세구조체들(122) 내의 치료제는 중합체 셸(102)의 내부 표면(108) 및 외부 표면(106) 중 적어도 한쪽 표면 상의 세균을 감소시키도록 선택되는 화합물을 포함한다. 적합한 항세균 또는 생물막-감소 화합물은 생체적합성 금속 산화물, 예컨대 산화은, 산화구리, 산화금, 산화아연, 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화크롬, 및 이들의 혼합물, 합금 및 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
미세구조체들(122)은 임의의 항미생물적으로 유효한 양의 금속 산화물 MOx를 포함할 수 있다. 제한적인 것으로 의도되지 않은 다양한 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 100 ㎠당 100 mg 미만, 40 mg 미만, 20 mg 미만, 또는 5 mg 미만의 MOx를 포함할 수 있다. 금속 산화물은 산화은, 산화구리, 산화금, 산화아연, 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화크롬, 및 이들의 혼합물, 합금 및 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 제한적인 것으로 의도되지 않은 일부 실시 형태에서, 금속 산화물은 AgCuZnOx, Ag 도핑된 ZnOx, Ag 도핑된 AZO, Ag 도핑된 TiO2, Al 도핑된 ZnO, 및 TiOx로부터 선택될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 하나 이상의 항세균제를 포함할 수 있다. 적합한 항세균제의 예에는 알데하이드(글루타르알데하이드, 프탈알데하이드), 페놀성 물질 또는 산의 염, 클로르헥시딘 또는 이의 유도체(산 부가물, 예컨대 아세테이트, 글루코네이트, 클로라이드, 니트레이트, 설페이트 또는 카르보네이트를 포함함), 및 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
항세균제의 비제한적인 예에는 아연 염, 산화아연, 주석 염, 산화주석, 벤잘코늄 클로라이드, 헥시티딘, 장쇄 알킬 암모늄 또는 피리디늄 염(예를 들어, 세틸피리디늄 클로라이드, 테트라데실피리디늄 클로라이드), 정유(예를 들어, 티몰), 푸라논, 클로르헥시딘 및 이의 염 형태(예를 들어, 클로르헥시딘 글루코네이트), 상귀나린(sanguinarine), 트라이클로산, 염화제1주석, 플루오르화제1주석, 옥테니딘, 비이온성 또는 이온성 계면활성제(예를 들어, 4차 암모늄 화합물), 알코올(단량체성, 중합체성, 모노-알코올, 폴리-알코올), 방향족 알코올(예를 들어, 페놀), 항미생물성 펩티드(예를 들어, 히스타틴), 박테리신(예를 들어, 니신), 항생제(예를 들어, 테트라사이클린), 알데하이드(예를 들어, 글루타르알데하이드), 무기산 및 유기산(예를 들어, 벤조산, 살리실산, 지방산 등) 또는 이들의 염, 그러한 산의 유도체, 예컨대 에스테르(예를 들어, p-하이드록시벤조에이트 또는 다른 파라벤, 지방산의 글리세롤 에스테르, 예컨대 라우리시딘), 은 화합물, 은 염, 은 나노입자, 과산화물(예를 들어, 과산화수소), 및 이들의 조합이 포함된다.
다양한 실시 형태에서, 미세구조체들(122)로부터 방출되는 치료제는 중합체 셸(102)의 표면 상의 영역들 사이에서 그리고 심지어 단일 영역 내에서도 변동될 수 있다. 예를 들어, 중합체 셸(102)의 제1 영역(120) 내의 미세구조체들(122)에 의해 방출되는 치료제는 제2 영역(130) 내의 미세구조체들(122)로부터 방출되는 치료제와 상이할 수 있으며, 예를 들어 제1 영역(120) 내에는 불화물이 존재하고 제2 영역(130) 내에는 인산염이 존재할 수 있다. 다른 예에서, 제1 영역(120) 내의 미세구조체들(122)로부터 방출되는 치료제들은 서로 상이할 수 있는데, 예를 들어 불화물과 인산염이 제1 영역(120) 내의 상이한 미세구조체들(122)로부터 방출될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 미세구조체들(122) 내의 치료제들은 영역들 사이에서 그리고 선택된 영역 내에서 상이한 농도로 방출될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(120) 내의 미세구조체들(122)의 치료제들은 제2 영역(130) 내의 미세구조체들(122)의 치료제들과는 상이한 농도로 방출될 수 있다. 일부 예에서, 제1 영역(120) 내의 미세구조체들(122)의 치료제들은 다양한 농도로 방출될 수 있다. 다른 예에서, 치료제는, 예를 들어 정면(112)을 따라 또는 측면(114A, 114B)을 따라, 중합체 셸(102)의 모든 영역에 걸쳐 또는 상이한 영역들에서 동일한 농도로 방출될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 미세구조체들(122)로부터 방출되는 치료제는 치과교정용 기구(100)의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 방출가능할 수 있다. 일부 예에서, 치료제는 수초, 수분, 수시간, 수일, 수주, 또는 수개월의 기간에 걸쳐 방출될 수 있다. 게다가, 치과교정용 기구의 상이한 영역들은 다양한 미리 결정된 방출 기간을 갖는 치료제를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 영역은 대략 수초 정도의 방출 기간을 가질 수 있고, 다른 상이한 영역은 대략 수개월 정도의 방출 기간을 가질 수 있다.
다른 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 치료제를 흡수하고 방출할 수 있다. 예를 들어, 칼슘 및/또는 인이 타액으로부터 흡수되고 시간 경과에 따라 방출될 수 있다. 다른 예에서, 불화물, 칼슘, 주석, 및/또는 인이 구강 케어 제품(예를 들어, 치약 및 린스)으로부터 흡수되고 시간 경과에 따라 방출될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은, 예를 들어 환자의 구강 내에의 치과용 기구의 용이한 배치 및 제거, 환자의 구강 내의 치아 또는 조직에 대한 편안함의 개선, 또는 치아를 재위치설정하는 데 있어서의 구조화된 표면(110)으로부터의 효과적인 힘의 전달 및/또는 더 낮은 응력으로 이어지는 트레이-대-치열 접촉 면적의 향상을 가져오도록 선택되는 탄성중합체성 중합체 재료로부터 제조될 수 있다. 일부 예에서, 탄성중합체는 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 클로로프렌 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 플루오로중합체, 니트릴, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무, 실리콘 고무, 폴리아크릴 고무, 플루오로실리콘, 플루오로탄성중합체, 폴리에테르 블록 아미드, 클로로설포네이트화 폴리에틸렌, 및 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 타액 및 다른 유체의 방해받지 않는 유동을 촉진시켜 경조직 건강을 향상시키고/시키거나 유지할 수 있다. 치아 표면이 구강 세균, 식이 선택, 구강건조증 등에 의해 유발되는 탈광화를 겪을 때, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 타액이 치아 표면을 재광화하고 수화하도록 개방 채널을 제공할 수 있다. 타액의 자유로운 유동은 또한 치료제의 방출을 향상시켜, 치료의 효능을 개선할 수 있다. 미세구조체들은 또한 타액 유동 내로의 치료제의 방출을 위한 증가된 표면적을 제공할 수 있으며, 이는 불화물 또는 다른 작용제의 방해받지 않는 방출을 촉진시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시 형태에서, 구조화된 표면(110)은 중합체 필름(124)으로서 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 필름(124)은 적합한 수지 매트릭스, 및 수지 매트릭스 내로 혼입된 치료용 화합물을 포함하는 수지 조성물로부터 캐스팅된다.
적합한 수지는 에폭시 수지(이는 양이온 활성 에폭시 기를 함유함), 비닐 에테르 수지(이는 양이온 활성 비닐 에테르 기를 함유함), 에틸렌계 불포화 화합물(이는 자유 라디칼 활성 불포화 기를 함유함; 예를 들어, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트), 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 양이온 활성 작용기 및 자유 라디칼 활성 작용기 둘 모두를 단일 화합물 내에 함유하는 중합성 물질이 또한 적합하다. 예에는 에폭시-작용성 (메트)아크릴레이트가 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 산 작용기를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물은 에틸렌계 불포화체 및 산 및/또는 산-전구체 작용기를 갖는 단량체, 올리고머, 및 중합체를 포함한다. 산-전구체 작용기는, 예를 들어 무수물, 산 할라이드, 및 피로포스페이트를 포함한다. 산 작용기를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물은, 예를 들어 α,β-불포화 산성 화합물, 예컨대 글리세롤 포스페이트 모노(메트)아크릴레이트, 글리세롤 포스페이트 다이(메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트(예를 들어, HEMA) 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시에틸) 포스페이트, ((메트)아크릴옥시프로필) 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시프로필) 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시)프로필옥시 포스페이트, (메트)아크릴옥시헥실 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시헥실) 포스페이트, (메트)아크릴옥시옥틸 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시옥틸) 포스페이트, (메트)아크릴옥시데실 포스페이트, 비스((메트)아크릴옥시데실) 포스페이트, 10-메타크릴로일옥시데실 이수소 포스페이트(MDP 단량체), 카프로락톤 메타크릴레이트 포스페이트, 시트르산 다이- 또는 트라이-메타크릴레이트, 폴리(메트) 아크릴레이트화 올리고말레산, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리말레산, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리카르복실-폴리포스폰산, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리클로로인산, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리설포네이트, 폴리(메트)아크릴레이트화 폴리붕산 등을 포함하며, 이들은 경질화성 수지 시스템 내의 성분으로서 사용될 수 있다. 또한, 불포화 카르본산, 예컨대 (메트)아크릴산, 방향족 (메트)아크릴레이트화 산(예를 들어, 메타크릴레이트화 트라이멜리트산), 및 이들의 무수물의 단량체, 올리고머, 및 중합체가 사용될 수 있다. 일부 조성물은, 적어도 하나의 P-OH 모이어티를 갖는, 산 작용기를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물을 포함할 수 있다.
광중합성 조성물은 하나 이상의 에틸렌계 불포화 기를 갖는 단량체, 올리고머, 및 중합체를 포함할 수 있는 자유 라디칼 활성 작용기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 적합한 화합물은 적어도 하나의 에틸렌계 불포화 결합을 함유하며 부가 중합을 거칠 수 있다. 그러한 자유 라디칼 중합성 화합물은 모노-, 다이-, 또는 폴리-(메트)아크릴레이트(즉, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트), 예를 들어 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 글리세롤 트라이아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌글리콜 다이메타크릴레이트, 1,3-프로판다이올 다이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 1,2,4-부탄트라이올 트라이메타크릴레이트, 1,4-사이클로헥산다이올 다이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 소르비톨 헥사크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, 비스[1-(2-아크릴옥시)]-p-에톡시페닐다이메틸메탄, 비스[1-(3-아크릴옥시-2-하이드록시)]-p-프로폭시페닐다이메틸메탄, 에톡실화 비스페놀A 다이(메트)아크릴레이트, 및 트리스하이드록시에틸-아이소시아누레이트 트라이메타크릴레이트; (메트)아크릴아미드(즉, 아크릴아미드 및 메타크릴아미드), 예를 들어 (메트)아크릴아미드, 메틸렌 비스-(메트)아크릴아미드, 및 다이아세톤 (메트)아크릴아미드; 우레탄 (메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌 글리콜(예를 들어, 분자량 200 내지 500)의 비스-(메트)아크릴레이트, 미국 특허 제4,652, 274호(Boettcher et al.)에서의 것들과 같은 아크릴화 단량체들의 공중합성 혼합물, 미국 특허 제4,642,126호(Zador et al.)의 것들과 같은 아크릴화 올리고머, 및 미국 특허 제4,648,843호(Mitra)에 개시된 것들과 같은 폴리(에틸렌계 불포화) 카르바모일 아이소시아누레이트; 및 비닐 화합물, 예를 들어 스티렌, 다이알릴 프탈레이트, 다이비닐 석시네이트, 다이비닐 아디페이트 및 다이비닐 프탈레이트를 포함한다. 다른 적합한 자유 라디칼 중합성 화합물은, 예를 들어, 국제 특허 출원 공개 제WO-00/38619호(Guggenberger et al.), 국제 특허 출원 공개 WO-01/92271호(Weinmann et al.), 국제 특허 출원 공개 WO-01/07444호(Guggenberger et al.), 국제 특허 출원 공개 WO-00/42092호(Guggenberger et al.)에 개시된 실록산-작용성 (메트)아크릴레이트 및 예를 들어, 미국 특허 제5,076,844호(Fock et al.), 미국 특허 제4,356,296호(Griffith et al.), 유럽 특허 제0373 384호(Wagenknecht et al.), 유럽 특허 제0201 031호(Reiners et al.), 및 유럽 특허 제0201 778호(Reiners et al.)에 개시된 플루오로중합체-작용성 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 필요하다면, 2개 이상의 자유 라디칼 중합성 화합물들의 혼합물이 사용될 수 있다.
중합성 성분은 또한 단일 분자 내에 하이드록실 기와 자유 라디칼 활성 작용기를 함유할 수 있다. 그러한 물질의 예에는 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트; 글리세롤 모노- 또는 다이-(메트)아크릴레이트; 트라이메틸올프로판 모노- 또는 다이-(메트)아크릴레이트; 펜타에리트리톨 모노-, 다이-, 및 트라이-(메트)아크릴레이트; 소르비톨 모노-, 다이-, 트라이-, 테트라-, 또는 펜타-(메트)아크릴레이트; 및 2,2-비스[4-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로폭시)페닐]프로판(bisGMA)이 포함된다. 적합한 에틸렌계 불포화 화합물은 또한 미국 세인트 루이스 소재의 Sigma-Aldrich와 같은 매우 다양한 상업적 공급처로부터 입수가능하다. 필요하다면, 에틸렌계 불포화 화합물들의 혼합물이 사용될 수 있다.
수지 조성물에 사용하기에 특히 유용한 광중합성 성분은 PEGDMA(약 400의 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜 다이메타크릴레이트), 비스GMA, UDMA(우레탄 다이메타크릴레이트), GDMA(글리세롤 다이메타크릴레이트), TEGDMA(트라이에틸렌글리콜 다이메타크릴레이트), 미국 특허 제6,030,606호(Holmes)에 개시된 비스EMA6, 및 NPGDMA(네오펜틸글리콜 다이메타크릴레이트)를 포함한다. 필요하다면, 중합성 성분들의 다양한 조합이 사용될 수 있다.
예를 들어, 수지 조성물의 일부 실시 형태는 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 적어도 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90, 92, 95, 96, 98 또는 99 중량%의 광중합성 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 수지 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90, 92, 95, 96, 98 또는 99 중량% 미만의 광중합성 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 수지 조성물은, 예를 들어, 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 10 중량% 내지 대략 99 중량%, 대략 10 중량% 내지 대략 50 중량%, 대략 50 중량% 내지 대략 99 중량%, 또는 대략 40 중량% 내지 대략 70 중량% 범위의 광중합성 성분을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 적어도 10, 15, 20, 25, 30, 또는 40 중량%를 구성한다. 일부 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 60, 70, 75, 80, 85, 또는 90 중량% 미만을 구성한다. 다른 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분은, 예를 들어, 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 10 중량% 내지 대략 90 중량%, 대략 10 중량% 내지 대략 40 중량%, 대략 60 중량% 내지 대략 90 중량%, 또는 대략 40 중량% 내지 대략 70 중량%의 범위를 구성한다.
일 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 산 작용기를 갖는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분 및 개시제 시스템은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 적어도 10, 15, 20, 25, 30, 또는 40 중량%를 구성한다. 일부 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 산 작용기를 갖는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분 및 개시제 시스템은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 60, 70, 75, 80, 85, 또는 90 중량% 미만을 구성한다. 다른 실시 형태에서, 수지 조성물, 예컨대 산 작용기를 갖는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 화합물의 광중합성 성분 및 개시제 시스템은, 예를 들어, 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 10 중량% 내지 대략 90 중량%, 대략 10 중량% 내지 대략 40 중량%, 대략 60 중량% 내지 대략 90 중량%, 또는 대략 40 중량% 내지 대략 70 중량%의 범위를 구성한다.
자유 라디칼 광중합성 수지 조성물의 중합에 적합한 광개시제(즉, 하나 이상의 화합물을 포함하는 광개시제 시스템)는 2성분 시스템 및 3성분 시스템을 포함한다. 미국 특허 제5,545,676호(Palazzotto et al.)에 기재된 바와 같은 전형적인 3성분 광개시제는 요오도늄 염, 감광제, 및 전자 공여 화합물을 포함한다. 요오도늄 염은 다이아릴 요오도늄 염, 예를 들어 다이페닐요오도늄 클로라이드, 다이페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 다이페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 및 톨릴쿠밀요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트를 포함할 수 있다. 감광제는 400 nm 내지 520 nm, 또는 450 nm 내지 500 nm 범위 이내의 일부 광을 흡수하는 모노케톤 및 다이케톤을 포함할 수 있다. 화합물은 400 nm 내지 520 nm 또는 450 nm 내지 500 nm 범위 이내에서 약간의 광 흡수를 갖는 알파 다이케톤을 포함할 수 있다. 화합물은 캄퍼퀴논, 벤질, 푸릴, 3,3,6,6-테트라메틸사이클로헥산다이온, 펜안트라퀴논, 1-페닐-1,2-프로판다이온 및 다른 1-아릴-2-알킬-1,2-에탄다이온, 및 환형 알파 다이케톤을 포함할 수 있다. 전자 공여체 화합물은 치환된 아민, 예를 들어 에틸 다이메틸아미노벤조에이트를 포함할 수 있다. 양이온 중합성 수지를 광중합시키는 데 유용한 다른 적합한 3성분 광개시제 시스템이, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2003/0166737호(Dede et al.)에 기재되어 있다.
자유 라디칼 광중합성 조성물을 중합시키는 데 적합한 다른 광개시제는, 전형적으로 380 nm 내지 1200 nm의 기능적 파장 범위를 갖는 포스핀 옥사이드 부류를 포함한다. 380 nm 내지 450 nm의 기능적 파장 범위를 갖는 포스핀 옥사이드 자유 라디칼 개시제는 미국 특허 제4,298,738호(Lechtken et al.), 미국 특허 제4,324,744호(Lechtken et al.), 미국 특허 제4,385,109호(Lechtken et al.), 미국 특허 제4,710,523호(Lechtken et al.), 및 미국 특허 제4,737,593호(Ellrich et al.), 미국 특허 제6,251,963호(Kohler et al.); 및 유럽 특허 출원 제0 173 567 A2호(Ying)에 기재된 것들과 같은 아실 포스핀 옥사이드 및 비스아실 포스핀 옥사이드를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 수지 조성물은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 대략 0.1 중량% 내지 대략 5.0 중량%의 유효량의 하나 이상의 광개시제를 포함한다.
조성물은 또한 충전제를 함유할 수 있다. 충전제는 치과용 수복 조성물 등에 현재 사용되고 있는 충전제와 같은, 치과 응용에 사용되는 조성물에 혼입하기에 적합한 하나 이상의 매우 다양한 물질들로부터 선택될 수 있다.
충전제는 미분화될 수 있다. 충전제는 단일모드 또는 다중모드(예를 들어, 이중모드) 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 일부 예에서, 충전제의 최대 입자 크기(입자의 최대 치수, 전형적으로는, 직경)는 20 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 또는 5 마이크로미터 미만일 수 있다. 일부 예에서, 충전제의 평균 입자 크기는 0.1 마이크로미터 미만 또는 0.075 마이크로미터 미만일 수 있다.
충전제는 무기 재료일 수 있다. 충전제는 또한, 수지 시스템 중에 불용성이고 선택적으로 무기 충전제로 충전된 가교결합된 유기 재료일 수 있다. 충전제는 어떤 경우에도 무독성이어야 하며 구강 내에서 사용하기에 적합하여야 한다. 충전제는 방사선 불투과성(radiopaque)이거나 방사선 투과성(radiolucent)일 수 있다. 충전제는 전형적으로 물 중에 실질적으로 불용성이다.
적합한 무기 충전제의 예에는 석영; 질화물(예를 들어, 질화규소); 예를 들어 Zr, Sr, Ce, Sb, Sn, Ba, Zn, 및 Al로부터 유도되는 유리; 장석; 붕규산염 유리; 카올린; 활석; 티타니아; 미국 특허 제4,695,251호(Randklev)에 기재된 것들과 같은 저 모스 경도(Mohs hardness)의 충전제; 및 서브마이크로미터 실리카 입자(예를 들어, 미국 오하이오주 아크론 소재의 Degussa Corp.으로부터 상표명 AEROSIL("OX 50", "130", "150" 및 "200" 실리카를 포함함)로 그리고 미국 일리노이주 투스콜라 소재의 Cabot Corp.으로부터 CAB-O-SIL M5 실리카로 입수가능한 것들과 같은 발열성 실리카)를 포함하지만 이로 한정되지 않는 천연 발생 재료 또는 합성 재료이다. 적합한 유기 충전제 입자의 예에는 충전 또는 비충전된 분쇄된 폴리카르보네이트, 폴리에폭사이드 등이 포함된다.
산-비반응성 충전제 입자는 석영, 서브마이크로미터 실리카, 및 미국 특허 제4,503,169호(Randklev)에 기재된 유형의 비유리질 마이크로입자를 포함할 수 있다. 이들 산-비반응성 충전제의 혼합물이 또한 고려되며, 이뿐만 아니라 유기 재료와 무기 재료로부터 제조된 복합 충전제가 또한 고려된다. 일부 실시 형태에서, 충전제는 실란-처리된 지르코니아-실리카(Zr-Si)일 수 있다.
충전제를 포함하는 일부 실시 형태에 있어서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 및 적어도 5 중량%의 충전제를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 수지 조성물은 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 미만의 선택적인 첨가제, 예컨대 방부제(예를 들어, BHT), 향미제, 지시제, 염료, 안료, 억제제, 촉진제, 점도 개질제, 습윤제, 완충제, 라디칼 및 양이온성 안정제(예를 들어, BHT) 등을 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 필름(124)은 미리 결정된 착용 시간에 걸쳐 지속적으로 치료제를 방출하는 미세구조체들(122)을 제공하는 데 필요한 것보다 크지 않은 두께를 가질 수 있다. 구조화된 표면(110)을 형성하는 필름 층(124)은 셸(102)의 치수 허용오차 또는 가요성을 실질적으로 방해하지 않도록 충분히 얇아야 한다. 제한적인 것으로 의도되지 않는 일부 실시 형태에서, 필름 층(124)은 1 μm 미만의 두께를 가질 수 있지만, 일정 기간에 걸쳐 필요한 치료제 방출의 정도에 따라 증가된 두께가 사용될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 필름 층(124)은 약 1 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 85 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 25 nm 내지 약 40 nm의 두께를 갖는다.
본 명세서에 단지 비제한적인 예로서 제공되는 일부 실시 형태에서, 적합한 박막 층(124)은 대략 0.007 g/㎠의 중량을 가질 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 적합한 박막 층(124)은 대략 적어도 0.1, 0.2, 0.5, 0.7, 1, 2, 3, 또는 6 mg/㎠의 중량을 가질 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 적합한 박막 층(124)은 대략 10, 20, 30, 40, 50 또는 심지어 70 mg/㎠ 미만의 중량을 가질 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 적합한 박막 층(124)은 대략 0.1 내지 대략 6 mg/㎠, 대략 10 내지 대략 70 mg/㎠, 대략 0.7 내지 대략 30 mg/㎠, 대략 0.5 내지 대략 50 mg/㎠, 또는 대략 6 내지 대략 20 mg/㎠의 중량을 가질 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 구조화된 표면(110) 위에 연속적 또는 불연속적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 다시 참조하면, 구조화된 표면(110)은 미세구조체들(122)이 실질적으로 없는 영역(118), 제1 배열의 미세구조체들(122)을 포함하는 복수의 제1 영역들(120), 조밀한 어레이의 미세구조체들(122)을 포함하는 제2 영역(130), 및 다양한 형상 또는 밀도의 미세구조체들(122)을 갖는 제3 영역(140)을 포함한다. 예를 들어, 도 2a는 제1 영역(120) 내의 미세구조체들(122A)을 도시하는데, 이들은 균일하게 배열되어 있고, 도 2b에 도시된 바와 같은 제2 영역 내의 미세구조체들(122B)의 크기에 비해 상대적으로 크다. 도 2C에서의 제3 영역(140)은, 불균일하게 배열되고 다양한 형상 및 크기를 갖는 3D 미세구조체들(122C)을 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 미세구조체들(122)의 하나의 영역은 중합체 셸(102)의 전체 표면 또는 중합체 셸(102)의 표면의 선택된 부분에 걸쳐 연속적으로 펼쳐질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)의 둘 이상의 영역은 중합체 셸(102)의 적어도 일부분 상에서 균일하게 또는 랜덤하게 변동될 수 있다. 예를 들어, 제1 형상 또는 크기를 갖는 미세구조체들(122)의 제1 영역이 중합체 셸(102)의 제1 주 외부 표면(106)의 정면 부분(112) 상에 배치될 수 있고, 상이한 형상 또는 크기를 갖는 미세구조체들(122)의 제2 영역이 중합체 셸(102)의 제2 주 내부 표면(108)의 측면(114A, 114B) 상에만 배치될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 구조화된 표면(110)의 미세구조체들(122)은 삼각형, 원형, 렌즈형(lenticular), 타원형, 원추형, 불규칙형, 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 구조화된 표면(110)의 제1 영역 내의 미세구조체들(122)의 단면 형상은 구조화된 표면(110)의 다른 영역 내의 미세구조체들의 단면 형상과 동일하거나 상이할 수 있다.
미세구조체들(122)은 중합체 셸(102) 상의 구조화된 표면(110) 상에는 균일하게 배열되거나 랜덤하게 분포되고, 중합체 셸(102)의 다른 부분 상에는 랜덤하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 미세구조체들(122)은 제1 주 외부 표면(106) 상에는 균일하게 배열되고, 중합체 셸(102)의 제2 주 내부 표면(108) 상에는 랜덤하게 분포될 수 있다. 다른 예에서, 미세구조체들(122)은 측면(114A, 114B) 상에는 균일하게 배열되고, 셸(102) 상의 구조화된 표면(110)의 제2 주 내부 표면(108)의 정면(112) 상에는 랜덤하게 분포될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 위의 3차원 미세구조체들(122)의 높이, 단면 폭, 또는 둘 모두는 중합체 셸(102)의 표면들(106, 108) 상의 영역들 사이에서 변동될 수 있고, 심지어 선택된 영역 내에서 변동될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 구조화된 표면의 적어도 일부분 상에 존재하는 복수의 가공된 미세구조체들일 수 있으며, 여기서 복수의 미세구조체들의 각각의 미세구조체는 적어도 하나의 미세규모 단면 치수를 갖는 기부(base)를 포함한다. 각각의 미세구조체의 종횡비(aspect ratio)는 대략 적어도 약 0.5, 약 10 이하, 또는 약 0.5 내지 약 10의 범위, 예를 들어 약 1 내지 약 3의 범위일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "미세구조체"는 표면의 기부 평면으로부터 돌출된 부피 또는 표면 내로 돌출된 만입된 부피에 의해 한정되는 인식가능한 기하학적 형상을 갖는 구조체 또는 특징부일 수 있다. 그러한 구조체는 단면 치수가 약 50 μm 이상, 약 1000 μm 이하, 약 50 μm 내지 약 1000 μm의 범위, 예를 들어 약 200 μm 내지 약 300 μm의 범위, 또는 약 250 μm인 기부를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "가공된 미세구조체"는 표면 내로 의도적으로 형성되고 표면과 일체로 된 미세구조체를 의미할 수 있다. 가공된 미세구조체는, 예를 들어 특정 패턴을 표면 쪽으로 미세복제함으로써 생성될 수 있다. 가공된 미세구조체는 분무, 페인팅, 딥핑(dipping), 접착 접합 등에 의해 표면에 입자를 랜덤하게 적용함으로써 생성되는 구조체와는 구별된다.
비제한적인 예로서 제공되는 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)의 높이는 구조화된 표면(110)의 평면으로부터 측정될 때 약 25 μm 내지 약 750 μm로 변동될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)의 높이는 적어도 약 50 μm, 적어도 약 100 μm, 또는 적어도 약 200 μm일 수 있다. 동일하거나 다른 실시 형태에서, 미세구조체들의 높이는 약 600 μm 이하, 약 500 μm 이하, 300 μm 이하 또는 약 200 μm 이하일 수 있다. 미세구조체들(122)의 높이에 대한 전형적인 범위는 약 50 μm 내지 약 300 μm, 또는 약 100 μm 내지 약 200 μm를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)의 높이는 실질적으로 동일하지만, 우수한 성능을 유지하면서 높이에서의 약간의 변동이 허용될 수 있다. 예를 들어, 허용가능한 성능을 유지하면서, 일부 실시 형태에서 미세구조체들(122)의 평균 높이는 ± 50 μm만큼 변동될 수 있으며, 한편 다른 실시 형태에서 평균 높이는 ± 10 μm만큼 변동될 수 있고, 또 다른 실시 형태에서 평균 높이는 ± 1 μm만큼 변동될 수 있다.
예로서 제공되는 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 구조화된 표면(110) 상에 약 100개/㎠ 내지 약 6000개/㎠, 또는 약 100개/㎠ 내지 약 3500개/㎠, 또는 약 200개/㎠ 내지 약 2500개/㎠의 평균 밀도를 갖는다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 약 50 μm 내지 약 2000 μm, 또는 약 200 μm 내지 약 1000 μm의 평균 주기(즉, 인접한 미세구조체들 사이의 중심간 거리)를 갖는다. 미세구조체들(122)의 평균 주기는 실질적으로 동일할 수 있지만, 그러한 배열이 요구되지는 않는다. 일부 예에서, 복수의 가공된 미세구조체들의 인접한 미세구조체들 사이의 평균 주기는 최소 단면 치수, 예컨대 기부의 단면 폭의 적어도 1배 및 5배 이하일 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 치과교정용 기구(100)의 셸(102)은, 환자의 치아(200)에 대체로 순응하지만 환자의 초기 치아 배치와 약간 일치하지 않는 탄성 중합체 재료이다. 일부 실시 형태에서, 셸(102)은, 실질적으로 동일한 형상 또는 몰드를 갖지만 환자의 치아를 이동시키도록 필요에 따라 상이한 강성 또는 탄성을 제공하도록 상이한 재료로부터 형성되는 한 군의 셸 또는 일련의 셸 중 하나일 수 있다. 이러한 방식으로, 일 실시 형태에서, 환자 또는 사용자는 매 치료 단계마다 환자의 원하는 사용 시간 또는 치료 기간에 따라 매 치료 단계마다 치과교정용 기구들 중 하나를 교대로 사용할 수 있다.
셸(102)을 치아(200) 위에 유지하는 데 있어서 어떠한 와이어 또는 다른 수단도 제공되지 않을 수 있지만, 일부 실시 형태에서는, 셸(102) 내의 상응하는 리셉터클 또는 개구를 사용하여 치아 상에 개별 앵커를 제공하여, 셸(102)이 그러한 앵커의 부재 시에 가능하지 않게 될 치아 상에의 유지력 또는 다른 방향성 교정력을 인가할 수 있도록 하는 것이 바람직하거나 반드시 필요할 수 있다.
셸(102)은, 예를 들어, 주간 사용 및 야간 사용을 위하여, 기능 또는 비기능(저작 vs. 비저작) 동안, 사회적 환경(여기서는, 외관이 더 중요할 수 있음) 및 비사회적 환경 (여기서는, 미적 외관이 중요한 인자가 아닐 수 있음)에 있는 동안, 또는 (매 치료 단계마다 덜 강성인 기구와 대조적으로 더 오랜 기간 동안 더 강성인 기구를 선택적으로 사용함으로써) 치아 이동을 가속시키고자 하는 환자의 바램에 기초하여 맞춤화될 수 있다.
예를 들어, 일 태양에서, 환자에게는 매 치료 단계마다 치아의 위치를 유지하는 데 주로 사용될 수 있는 투명한 치과교정용 기구, 및 치아를 이동시키는 데 주로 사용될 수 있는 불투명한 치과교정용 기구가 제공될 수 있다. 따라서, 주간 동안, 사회적 환경에서, 또는 아니면 환자가 신체적 외관을 더 예민하게 인식하는 환경에서, 환자는 투명 기구를 사용할 수 있다. 더욱이, 저녁 또는 야간 동안, 비사회적 환경에서, 또는 아니면 신체적 외관이 덜 중요한 환경에 있을 때, 환자는 매 치료 단계마다 상이한 양의 힘을 인가하도록 구성되거나 아니면 치아 이동을 가속시키도록 더 강한 배치를 갖는 불투명한 기구를 사용할 수 있다. 이러한 접근법은 한 쌍의 기구 각각이 매 치료 단계마다 교대로 사용되도록 하여 반복될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시 형태에 따른 시스템 및 방법은 치과교정용 치료의 매 치료 단계마다 복수의 증분적 위치 조정 기구들을 포함하며, 이들 각각은 동일하거나 상이한 재료로부터 형성된다. 치과교정용 기구는 환자의 상악 또는 하악(202) 내의 개별 치아(200)를 증분적으로 재위치설정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공동(104)은, 선택된 치아가 재위치설정되고, 한편 다른 치아들은 재위치설정용 기구를 정위치에 유지하기 위한 기부 또는 앵커 영역으로서 지정되도록 구성되는데, 이는, 기부 또는 앵커 영역이 재위치설정하고자 하는 치아 또는 치아들에 대해 재위치설정 탄성력을 인가하기 때문이다.
치아(200) 위에 탄성 위치설정기 셸(102)을 배치함으로써 특정 위치에 제어된 힘을 인가하여 치아를 새로운 배치로 점진적으로 이동시킨다. 상이한 배치를 갖는 연속적인 기구를 사용하는 이러한 공정의 반복은 궁극적으로 환자의 치아를 일련의 중간 배치를 통해 최종 원하는 배치로 이동시킨다.
상기에 언급된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 구조화된 표면(110) 상의 미세구조체들(122)은 캐스팅-및-경화, 미세복제, 및 이들의 조합을 사용하여 형성되고, 이어서 실질적으로 편평한 중합체 재료 시트에 라미네이팅될 수 있거나, 또는 접착제의 층이 선택적으로 구성요소들을 접합하는 데 사용될 수 있다. 구조화된 표면(110)이 적용되는 중합체 시트의 주 표면은, 예를 들어 구조화된 표면(110)과 셸(102) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여, 구조화된 표면(110)을 적용하기 전에 선택적으로 화학적으로 또는 기계적으로 처리될 수 있다.
이어서, 복수의 공동들(104)이 중합체 재료의 시트에 형성되어 치과교정용 기구(100)를 형성할 수 있으며, 여기서 공동들은 하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된다. 공동들(104)은 열성형, 레이저 가공, 화학적 또는 물리적 에칭, 및 이들의 조합을 포함한 임의의 적합한 기법에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 치아-형상 공동들(104)이 중합체 재료의 시트에 형성되어 셸-유사 치과교정용 치과용 기구(100)를 형성할 수 있고, 그 후에 이어서 미세구조체들(122)이 공동들(104)의 전부 또는 원하는 부분 상에 형성되거나 그 위에 놓이도록 적용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 표면(110)은 또한 치아-보유 공동들(104) 반대편의 치과용 기구(100)의 외부 표면(106)의 전부 또는 원하는 부분 상에 형성되거나 그 상에 적용될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 셸-유사 치과교정용 치과용 기구(100)는 3차원(3D) 인쇄 공정(예를 들어, 적층 제조), 예컨대 스테레오리소그래피(stereolithography), 융합 침적 모델링(Fused Deposition Modeling), 스테레오리소그래피(SLA), 역상 배트 중합(inverse vat polymerization), 잉크젯/폴리젯 인쇄, 또는 다른 적층 제조 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 3D 인쇄 공정 동안 중합체 셸(102)의 적어도 한쪽 표면(106, 108) 상에 인쇄될 수 있거나, 구조화된 표면(110)은 3D 인쇄 또는 열성형 후에 표면(106, 108) 상에 적용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조체들(122)은 셸(102)과 동일한 재료로부터 제조될 수 있다. 일부 예에서, 셸(102)은 단일체 재료(unitary material), 예를 들어 단일의 균일한 재료를 포함할 수 있다. 단일체 재료는 단일 중합체, 또는 하나 이상의 중합체의 균질한 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가철성 치과용 기구(100)는 단일의 연속적인 3D 인쇄 또는 열성형된 구성요소로 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 셸(102)은 다층 재료를 포함할 수 있다. 다층 재료는 셸(102)의 하나 이상의 부분이 상이한 탄성 모듈러스를 갖는 복수의 층들로 형성되어 힘 특성, 변위 특성, 또는 둘 모두의 선택을 가능하게 할 수 있다. 다층 재료는 단일 재료(예를 들어, 단일 중합체)의 다수의 층, 또는 복수의 재료들(예를 들어, 2가지 이상의 중합체, 중합체 및 다른 재료)의 다수의 층을 포함할 수 있다. 적합한 중합체는 (메트)아크릴레이트 중합체; 에폭시; 실리콘; 폴리에스테르; 폴리우레탄; 폴리카르보네이트; 티올-엔 중합체; 아크릴레이트 중합체, 예컨대 우레탄 (메트)아크릴레이트 중합체, 폴리알킬렌 옥사이드 다이(메트)아크릴레이트, 알칸 다이올 다이(메트)아크릴레이트, 지방족 (메트)아크릴레이트, 실리콘 (메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌 테레프탈레이트-기반 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG); 폴리프로필렌; 에틸렌-비닐 아세테이트 등을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
예를 들어, 치과교정용 치과용 기구(100)는 다층 또는 다중-재료의 3D 인쇄된(즉, 적층 제조에 의해 생성된) 구성요소로 이루어질 수 있다. 적합한 3D 인쇄 기법은 스테레오리소그래피(SLA), 역상 배트 중합, 잉크젯/폴리젯 인쇄, 융합 침적 모델링, 또는 다른 적층 제조 방법을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 셸의 한쪽 표면 상의 미세구조체들(122)은 셸(102) 자체 또는 동일하거나 상이한 표면 상의 다른 미세구조체들과 상이한 재료 또는 재료 특성을 함유할 수 있다. 셸 및/또는 미세구조체가, 예를 들어 폴리젯 인쇄에 의해 생성되는 예에서, 프린터는 단회 인쇄에서 다수의 재료를 인쇄함으로써, 치과용 기구의 소정 구성요소(예를 들어, 셸(102))에는 제1 재료를 그리고 미세구조체들(122)에는 제2 재료를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 또한, 폴리젯 적층 제조의 경우, 모듈러스는 셸(102)을 가로질러 선택적으로 변동될 수 있으며, 예를 들어 셸에 대해; 미세구조체들의 상이한 영역들(예를 들어, 내부 표면 vs. 외부 표면)에 대해; 또는 셸의 상이한 부분들에 대해 사용되는 것과 상이한 모듈러스가 미세구조체들에 사용될 수 있다.
도 4는 선택적인 프라이머-접착제 층(304)으로 코팅된 열가소성 중합체 기재(302)를 포함하는 치과용 기구 구성요소(300)의 예를 도시한다. 구조화된 층(308)이 프라이머-접착제 층(304) 상에 존재하고, 외향으로 연장되는 3차원(3D) 미세구조체들(306)을 포함하는 표면(307)을 포함한다. 일부 예에서, 적합한 프라이머-접착제 층(304)은 실란, 에틸렌계 불포화 실란, 에틸렌계 불포화 화합물, 산 작용기를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물, 용매, 개시제 시스템, 및 습윤제로부터 선택되는 성분을 포함할 수 있다. 후속으로, 구성요소(300)는, 예를 들어 열성형, 레이저 어블레이션(laser ablation) 등을 포함하는 적합한 방법에 의해 치아-보유 공동들의 적합한 배열을 포함하도록 처리될 수 있다.
도 5는 도 4의 치과용 기구 구성요소를 형성하는 데 사용될 수 있는 하위조립체(310)의 분해 단면도를 도시한다. 하위조립체(310)는 열가소성 기재(312) 및 선택적인 프라이머-접착제 층(314)을 포함한다. 경질화성 수지 조성물을 적합한 미세구조화된 공구(318) 상에 캐스팅하고, 이어서 미세구조화된 공구(318)로부터 분리하여, 미세구조체들(317)이 제1 주 표면(315)으로부터 외향으로 연장되어 있는 미세구조화된 필름 층(316)을 형성할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 경질화성 수지 조성물은 광경화성이며, 화학적 경화, 광경화, UV 경화 또는 전자-빔 경화를 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 기법에 의해 경질화될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 하위조립체(310)의 미세구조화된 공구(318)는 투명, 반투명, 또는 불투명할 수 있는 탄성 중합체 재료이다. 일부 실시 형태에서, 공구(318)는 투명하거나 실질적으로 투과성인 중합체 재료로서, 이에는, 예를 들어, 폴리카르보네이트, 열가소성 폴리우레탄, 아크릴, 폴리설폰, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌/에틸렌 공중합체, 환형 올레핀 중합체/공중합체, 폴리-4-메틸-1-펜텐 또는 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 스티렌계 중합체 재료, 폴리아미드, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르에테르케톤 및 이들의 조합으로부터 선택되는 비정질 열가소성 중합체, 반결정질 열가소성 중합체 및 투명 열가소성 중합체 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 공구(318)는 투명하거나 실질적으로 투과성인 반결정질 열가소성 물질, 결정질 열가소성 물질 및 복합재, 예컨대 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공구(318)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 폴리사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체 재료이다. 제한적인 것으로 의도되지 않는, 공구(318)를 위한 탄성 중합체 재료로서 적합한 구매가능한 재료의 한 예는 PETg이다. 적합한 PETg 수지는, 예를 들어 미국 테네시주 킹스포트 소재의 Eastman Chemical; 미국 캘리포니아주 어빈 소재의 SK Chemicals; 미국 미시간주 미들랜드 소재의 DowDuPont: 미국 위시콘신주 오시코시 소재의 Pacur; 및 독일 이절론 소재의 Scheu Dental Tech와 같은 다양한 상업적 공급업체로부터 입수될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 공구(318)는 단일 중합체 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 중합체 재료들의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공구(318)는 금속 표면으로 제조될 수 있다. 공구(318)는 편평한 시트 또는 강 롤(steel roll)의 형태일 수 있으며, 여기에는 가공된 미세구조체의 암형 이미지(female image)가 포토리소그래피 또는 레이저 에칭, 다이아몬드 선삭 등을 통해 새겨질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공구(318)는 구리, 니켈, 스테인리스 강 및 이들의 조합으로 제조될 수 있다.
미세구조화된 필름 층(316)의 제2 주 표면(319)은 프라이머-접착제 층(314)에 부착되거나, 기재(312) 상에 직접 부착될 수 있다.
미세구조화된 필름 공구(318) 상에서의 수지 경질화 단계는 미세구조화된 필름 층(316)의 제2 주 표면(319)이 프라이머-접착제 층(314)에 또는 기재(312)에 부착되기 전에 또는 후에 완료될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세구조화된 필름 공구(318)는 간단히 필름 공구(318)를 필름 층(316)으로부터 떨어지게 박리하여 미세구조체들(317)을 노출시킴으로써 미세구조화된 필름 층(316)으로부터 제거될 수 있다. 제한적인 것으로 의도되지 않는 다양한 실시 형태에서, 미세구조화된 공구는 미세구조화된 중합체 필름, 금속 포일 등을 포함할 수 있다.
이제, 하기의 비제한적인 예를 참조하여 실시 형태를 예시할 것이다.
실시예
다시 도 5를 참조하면, 열가소성 기재(312)는 독일 이절론 소재의 Scheu Dental Tech로부터 상표명 DURAN으로 입수가능한 12.5 cm 직경의 광학적으로 투명한 0.75 mm 두께의 PETg 필름이었다.
프라이머-접착제(314)는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M Co.로부터 상표명 3M SCOTCHBOND UNIVERSAL ADHESIVE(SBU)로 입수가능한 치과용 접착제였다.
캐스팅 및 경질화를 위한 수지 조성물(316)은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M Co.로부터 상표명 3M CLINPRO SEALANT로 입수가능한 치과용 실란트였다. 3M CLINPRO SEALANT는 치료용 불화물 화합물을 갖는 광경화성 TEGDMA-기반 수지이다.
캐스트 필름 공구(318)는 액체 수지(316)를 성형하기 위한 중합체(예를 들어, 폴리프로필렌) 미세복제 필름이었다. 캐스트 필름 공구(318) 내의 공동들은 직경이 대략 300 μm이고 깊이가 대략 150 μm이고, 대략 4500개의 구멍/인치이고, 각각의 구멍 사이의 중심간 간격이 대략 350 mm인 원통형 구멍을 포함하였다.
일본 오사카 소재의 Keyence Corporation으로부터 입수가능한 Keyence VHX 디지털 현미경(Digital Microscope)으로 입수된 그대로의 캐스트 필름 공구(318)의 단면도 및 평면도가 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.
도 7의 개략도를 참조하면, 제1 단계(400)에서는, SBU 접착제 프라이머(404)의 얇고 균일한 코팅을 스퀴지를 사용하여 12.5 cm 직경의 DURAN PETg 디스크(402)의 한쪽 표면에 적용하였다. 프라이머 층(404)을 20초 동안 무오일 압축 공기(oil-free compressed air)로 온화하게 건조시키고, 이어서 3M으로부터 상표명 S10 ELIPAR LED 조명등으로 입수가능한 LED 조명등에 의해 방출되는 가시 청색 광에 의해 2분 동안 가교결합시켜 제1 구성요소(403)를 형성하였다.
이제 도 8을 참조하면, 제2 단계(410)에서는, 전술된 바와 같은 캐스트 필름 공구 재료(414)를 12.5 cm 정사각형으로 절단하였다. 청색 파장을 필터링하기 위하여, 금색 실내 조명등 아래에서, 수지 실란트(412)(3M CLINPRO SEALANT)를 스퀴즈를 사용하여 공구의 전체 표면 상에 온화하게 적용하여 공기 포획 없이 모든 원통형 공동들(415)을 충전하였다. 수지(412) 및 공구 공동들(415)로부터 포획된 공기를 전부 제거하기 위하여, 코팅된 공구(414)를 10분 동안 건조기 내에서 진공화하였다. 모든 공동들(415)에 기포가 없음을 보장한 후에, 수지(412)를 필요에 따라 추가하거나 제거하여, 공동들 사이의 랜딩 공간(대략 1 밀 두께)을 덮어서, 노출된 주 표면(411)을 갖는 제2 구성요소(417)를 형성하였다.
이제 도 9를 참조하면, 제3 단계(420)에서는, 수지-충전된 제2 구성요소(417)(도 8)의 주 표면(411)을 제1 구성요소(도 7)의 접착제 층(404)에 라미네이팅하였는데, 이때 이들 표면 사이에는 포획된 공기가 없었다. 생성된 샌드위치 구조물(430)을 2개의 유리 플레이트(7 인치 x 5 인치 x 0.5 인치)(도 9에 도시되지 않음)의 중심에 배치하였다. 상부 유리 플레이트에 2 ㎏ 추(도 9에 도시되지 않음; 하향 압력이 화살표(434)에 의해 개략적으로 도시됨)의 하중을 가하여 샌드위치 구조물(430) 내에 우수한 층간 접촉을 보장하였다. 이어서, 층들(404, 412)을 4분의 노출 시간 동안 S10 Elipar LED 조명등에 의해 방출되는 청색 가시광(432)으로 중합하였다. 이어서, 샌드위치 구조물(430)을 유리 플레이트들 사이에서 꺼내고, 미국 미네소타주 홉킨스 소재의 Clearstone Technologies로부터 상표명 CF2000으로 입수가능한 UV-Vis LED 조명등으로 추가 4분 동안 층들(404, 412)을 추가로 중합하였다.
도 10에 개략적으로 도시된 최종 단계(440)에서는, 캐스팅 공구(414)를 경질화된 수지 층(448)으로부터 제거하여 미세구조체들(446)을 노출시키고 물품(450)을 생성하였는데, 여기서는 수지 층(448)이 경질화된 프라이머-접착제 층(444)을 통해 기재(402)에 부착되어 있었다.
도 10의 물품(450)의 일부분 상의 3D 미세구조화된 코팅의 토포그래픽 뷰가 도 11에 도시되어 있다.
이어서, 일 실시 형태에서는, 도 10의 물품(450)을 열성형하여, 환자의 치아에 인접하게 배치되도록 의도된 내부 표면 상에 미세구조체들을 갖는 얼라이너 트레이를 형성하였다.
다른 실시 형태에서는, 도 10의 물품(450)을 열성형하여 얼라이너 트레이를 형성한 후, 공구(414)를 물품으로부터 분리하여, 환자의 치아에 인접하게 배치되도록 의도된 내부 표면 상의 미세구조체들을 노출시켰다. 일부 예에서, 물품(450)의 중합체 표면과 공구(414)의 중합체 표면을 함께 열성형하여 라미네이트 구조물을 형성하고, 이어서 공구(414)의 중합체 표면을 물품(450), 예를 들어 치과용 기구로부터 제거하여 3-D 미세구조체를 노출시켰다.
불화물 방출량 시험을 위하여, T70 적정기(미국 오하이오주 콜럼버스 소재의 Mettler Toledo로부터 입수가능함) 상에서 불화물 방출량을 측정하였다. 불화물 전극(미국 일리노이주 버논 힐스 소재의 Cole-Parmer로부터 입수가능함)을 먼저 총 이온 강도 조정 완충액(Total Ionic Strength Adjustment Buffer, TISAB II)으로부터 제조된 수 ppm(백만분율)의 불화물 표준물로 보정한 후, 매일 불화물 방출량에 대해 샘플을 측정하였다. 불화물 방출량을 불화물 표준물 보정 곡선에 대하여 계산하였다.
실시예 1
전술된 공정을 사용하여, 3M CLINPRO SEALANT를 사용하여, 도 11에 도시된 바와 같이 30 밀 PETg 기재 상에 대략 100 μm의 직경, 대략 150 μm의 높이, 및 대략 250 μm의 기둥 간격을 갖는 원통형 기둥들을 포함하는 경질화된 마이크로텍스처화된 표면을 생성하였다. 마이크로텍스처화된 코팅의 중량은 0.007 g/㎠였다. 코팅당 총 5개의 PETg 디스크(2 cm 직경)를 제조하였으며, 각각의 디스크를 37℃의 25 mL의 MilliQ 물이 담긴 플라스틱 원심분리 튜브(50 mL) 중에 저장하였다. 원심분리 튜브를 37℃의 오븐 내에서 그들의 내용물을 수직으로 세워 둔 상태에서 에이징하였다. 이 실험은 1주의 기간에 걸쳐 수행하였으며, 이때 데이터 수집 지점은 1일 후, 3일 후, 및 7일 후였다. 매 시점마다, 각각의 원심분리 튜브로부터의 5 mL의 분취물을 5 mL의 TISAB II와 혼합하여, 보정된 이온-선택성 전극을 사용하여 F-이온(ppm) 함량을 측정하였다.
표 1은 0일과 7일 사이의 기간에 걸쳐 미세구조화된 불화물 방출 코팅을 갖는 기재 vs. 코팅을 갖지 않는 대조 기재 사이의 불화물 이온 방출량의 차이를 제시한다.
[표 1]
Figure pct00001
본 발명의 다양한 실시 형태가 기술되었다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.
실시 형태
1. 치과용 기구로서,
하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 포함하는 중합체 기재; 및
상기 기재 상의 가공된 미세구조체들의 배열을 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 치료제를 포함하는, 치과용 기구.
2. 실시 형태 1에 있어서, 상기 가공된 미세구조체들의 배열은 상기 중합체 기재의 표면으로부터 상향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하는, 치과용 기구.
3. 실시 형태 2에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 삼각형, 원형, 렌즈형, 타원형, 원추형, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 단면 형상을 갖는, 치과용 기구.
4. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 기재의 표면의 영역에 걸쳐 연속적으로 존재하는, 치과용 기구.
5. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 기재의 표면 상에 랜덤하게 분포되어 있는, 치과용 기구.
6. 실시 형태 2 내지 실시 형태 5에 있어서, 상기 치료제는 불화물 화합물, 칼슘 화합물, 인산염 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 치과용 기구.
7. 실시 형태 6에 있어서, 상기 불화물 화합물은 상기 치과용 기구의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한, 치과용 기구.
8. 실시 형태 2 내지 실시 형태 7에 있어서, 상기 중합체 기재는 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 치과용 기구.
9. 실시 형태 8에 있어서, 상기 중합체 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 폴리사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 중합체 재료인, 치과용 기구.
10. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 60%를 투과시키는, 치과용 기구.
11. 실시 형태 10에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 90%를 투과시키는, 치과용 기구.
12. 치과용 기구로서,
하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 포함하는 중합체 기재; 및
상기 중합체 기재의 주 표면 상의 중합체 필름을 포함하며, 상기 중합체 필름의 표면은 상기 표면으로부터 상향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 치과용 기구의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함하는, 치과용 기구.
13. 실시 형태 12에 있어서, 상기 중합체 기재와 상기 중합체 필름 사이의 접착제 층을 추가로 포함하는, 치과용 기구.
14. 실시 형태 13에 있어서, 상기 접착제 층은 상기 기재의 주 표면 상에서 실질적으로 연속적으로 연장되는, 치과용 기구.
15. 실시 형태 13 또는 실시 형태 14에 있어서, 상기 접착제는 약 1 나노미터 내지 약 25 마이크로미터의 두께를 갖는, 치과용 기구.
16. 실시 형태 12 내지 실시 형태 15에 있어서, 상기 중합체 필름은 약 50 마이크로미터(μm) 내지 약 3,000 μm의 두께를 갖는, 치과용 기구.
17. 실시 형태 12 내지 실시 형태 16에 있어서, 상기 기재는 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 치과용 기구.
18. 실시 형태 12 내지 실시 형태 17에 있어서, 상기 중합체 필름의 표면은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이는 상기 제2 영역 내의 상기 어레이와는 상이한, 치과용 기구.
19. 실시 형태 18에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 형상이 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 형상과 상이한, 치과용 기구.
20. 실시 형태 18 또는 실시 형태 19에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 높이가 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 높이와 상이한, 치과용 기구.
21. 실시 형태 18에 있어서, 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 높이는 변동되는, 치과용 기구.
22. 실시 형태 18, 실시 형태 19, 실시 형태 20 또는 실시 형태 21에 있어서, 상기 제1 영역의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 폭이 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 폭과 상이한, 치과용 기구.
23. 실시 형태 18, 실시 형태 19, 실시 형태 20, 실시 형태 21, 또는 실시 형태 22에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출되는 상기 치료제는 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출되는 상기 치료제와 상이한, 치과용 기구.
24. 실시 형태 18, 실시 형태 19, 실시 형태 20, 실시 형태 21, 실시 형태 22 또는 실시 형태 23에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 치료제는 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 치료제와 상이한 농도로 방출되는, 치과용 기구.
25. 실시 형태 12 내지 실시 형태 24에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 필름의 외향으로 대면하는 표면 상에 연속적으로 존재하는, 치과용 기구.
26. 실시 형태 12 내지 실시 형태 24에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 필름의 외향으로 대면하는 표면 상에 불연속적으로 존재하는, 치과용 기구.
27. 실시 형태 12 내지 실시 형태 24에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 필름의 외향으로 대면하는 표면 상에 랜덤하게 분포되어 있는, 치과용 기구.
28. 실시 형태 12 내지 실시 형태 27에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 형상은 삼각형, 원형, 렌즈형, 타원형, 원추형, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 치과용 기구.
29. 실시 형태 12 내지 실시 형태 28에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 90%를 투과시키는, 치과용 기구.
30. 치과용 기구의 제조 방법으로서,
제1 중합체 필름의 제1 주 표면에 제2 중합체 필름의 제1 주 표면을 부착하여 라미네이트 구조물을 형성하는 단계 - 상기 제2 중합체 필름의 제2 주 표면은 그로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함함 -; 및
하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 포함하도록 상기 라미네이트 구조물을 형상화하는 단계를 포함하는, 방법.
31. 실시 형태 30에 있어서, 공구의 표면 상에 중합체 수지를 캐스팅함으로써 상기 제2 중합체 필름 상에 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
32. 실시 형태 30 또는 실시 형태 31에 있어서, 상기 라미네이트 구조물을 형상화하는 단계는 상기 라미네이트 구조물을 열성형하는 단계 및 상기 제2 중합체 필름을 공구로부터 꺼내어서 상기 공동들의 배열을 상기 라미네이트 구조물에 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
33. 실시 형태 30 내지 실시 형태 32에 있어서, 상기 제1 중합체 필름은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 방법.
34. 실시 형태 30 내지 실시 형태 33에 있어서, 상기 제2 중합체 필름은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 방법.
35. 실시 형태 30 내지 실시 형태 34에 있어서, 상기 제1 중합체 필름의 제1 주 표면은 접착제 층을 포함하는, 방법.
36. 실시 형태 35에 있어서, 상기 접착제 층은 프라이머, 접합제 및 이들의 조합을 포함하는, 방법.
37. 실시 형태 30 내지 실시 형태 36에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 삼각형, 원형, 렌즈형, 타원형, 원추형, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 단면 형상을 갖는, 방법.
38. 실시 형태 30 내지 실시 형태 37에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 제2 중합체 필름의 제2 주 표면의 영역에 걸쳐 연속적으로 존재하는, 방법.
39. 실시 형태 30 내지 실시 형태 37에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 제2 중합체 필름의 제2 주 표면 상에 랜덤하게 분포되어 있는, 방법.
40. 실시 형태 30 내지 실시 형태 39에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 60%를 투과시키는, 방법.
41. 실시 형태 40에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 90%를 투과시키는, 방법.
42. 치과 치료 방법으로서,
하나 이상의 치아 주위에 치과용 기구를 위치시키는 단계 - 상기 치과용 기구는 하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들, 및 상기 치과용 기구의 노출된 표면 상의 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 하나 이상의 치료제를 포함함 -; 및
환자의 구강 내로 상기 치료제를 방출하는 단계를 포함하는, 방법.
43. 실시 형태 42에 있어서, 상기 치료제는 불화물을 포함하는, 방법.
44. 실시 형태 41 또는 실시 형태 42에 있어서, 상기 치료제는 미리 결정된 방출 기간에 걸쳐 상기 환자의 치아 상으로 점진적으로 방출되는, 방법.

Claims (21)

  1. 치과용 기구로서,
    하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동(cavity)들을 포함하는 중합체 기재(substrate); 및
    상기 기재 상의 가공된 미세구조체(microstructure)들의 배열을 포함하며, 상기 가공된 미세구조체들은 치료제를 포함하는, 치과용 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가공된 미세구조체들의 배열은 상기 중합체 기재의 표면으로부터 상향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이(array)를 포함하는, 치과용 기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 삼각형, 원형, 렌즈형(lenticular), 타원형, 원추형, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 단면 형상을 갖는, 치과용 기구.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 기재의 표면의 영역에 걸쳐 연속적으로 존재하는, 치과용 기구.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 중합체 기재의 표면 상에 랜덤하게 분포되어 있는, 치과용 기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 치료제는 상기 치과용 기구의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 불화물 화합물을 포함하는, 치과용 기구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치과용 기구는 약 400 나노미터(nm) 내지 약 750 nm의 파장을 갖는 입사광의 적어도 90%를 투과시키는, 치과용 기구.
  8. 치과용 기구로서,
    하나 이상의 치아를 수용하기 위한 복수의 공동들을 포함하는 중합체 기재; 및
    상기 중합체 기재의 주 표면 상의 중합체 필름을 포함하며, 상기 중합체 필름의 표면은 상기 표면으로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 치과용 기구의 미리 결정된 환자 착용 시간에 걸쳐 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함하는, 치과용 기구.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중합체 기재와 상기 중합체 필름 사이의 접착제 층을 추가로 포함하는, 치과용 기구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접착제 층은 상기 기재의 주 표면 상에서 실질적으로 연속적으로 연장되는, 치과용 기구.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 치과용 기구.
  12. 제11항에 있어서, 기재는 단일층 재료 또는 다층 재료를 포함하며, 상기 단일층 재료는 단일 재료 또는 복수의 재료들을 포함하고, 상기 다층 재료는 단일 재료의 다수의 층, 또는 복수의 재료들의 다수의 층을 포함하는, 치과용 기구.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 필름의 표면은 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이는 상기 제2 영역 내의 어레이와는 상이한, 치과용 기구.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 형상, 높이, 및 단면 폭 중 적어도 하나가 상기 제2 영역 내의 상응하는 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 단면 형상, 높이, 또는 단면 폭과 상이한, 치과용 기구.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 높이는 변동되는, 치과용 기구.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제1 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출되는 치료제들 중 적어도 하나는 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출되는 치료제들과 상이하고, 상기 제2 영역 내의 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 치료제들과 상이한 농도로 방출되는, 치과용 기구.
  17. 치과용 기구의 제조 방법으로서,
    제1 중합체 필름의 제1 주 표면에 제2 중합체 필름의 제1 주 표면을 부착하여 라미네이트 구조물을 형성하는 단계 - 상기 제2 중합체 필름의 제2 주 표면은 그로부터 외향으로 연장되는 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 포함하고, 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들은 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들로부터 방출가능한 화합물을 포함함 -; 및
    하나 이상의 치아를 수용하도록 구성된 공동들의 배열을 포함하도록 상기 라미네이트 구조물을 형상화하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 공구의 표면 상에 중합체 수지를 캐스팅함으로써 상기 제2 중합체 필름 상에 상기 3차원적으로 가공된 미세구조체들의 어레이를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 라미네이트 구조물을 형상화하는 단계는 상기 라미네이트 구조물을 열성형하는 단계 및 상기 제2 중합체 필름을 공구로부터 꺼내어서 상기 공동들의 배열을 상기 라미네이트 구조물에 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 중합체 필름은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체 필름은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르/폴리카르보네이트 공중합체, 폴리올레핀, 환형 올레핀 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함하는, 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 중합체 필름의 제1 주 표면은 프라이머, 접합제 및 이들의 조합을 포함하는 접착제 층을 포함하는, 방법.
KR1020217013352A 2018-10-18 2019-10-11 구조화된 표면을 갖는 치과용 기구 KR20210075118A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862747264P 2018-10-18 2018-10-18
US62/747,264 2018-10-18
PCT/IB2019/058712 WO2020079555A1 (en) 2018-10-18 2019-10-11 Dental appliance with structured surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210075118A true KR20210075118A (ko) 2021-06-22

Family

ID=70283730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217013352A KR20210075118A (ko) 2018-10-18 2019-10-11 구조화된 표면을 갖는 치과용 기구

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210353387A1 (ko)
EP (1) EP3880112A4 (ko)
JP (1) JP2022505334A (ko)
KR (1) KR20210075118A (ko)
CN (1) CN112867462A (ko)
AU (1) AU2019360713B2 (ko)
WO (1) WO2020079555A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023042072A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-23 3M Innovative Properties Company Articles including a microstructured curved surface and methods of making same

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11766822B2 (en) 2019-08-20 2023-09-26 3M Innovative Properties Company Microstructured surface with increased microorganism removal when cleaned, articles and methods
US20230013219A1 (en) * 2019-12-30 2023-01-19 3M Innovative Properties Company Dental appliance with a surface having discrete structures
WO2021137119A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-08 3M Innovative Properties Company Dental appliance with a surface having patterned glass ionomer coating
JP2021142242A (ja) * 2020-03-13 2021-09-24 セイコーホールディングス株式会社 口腔内センシングシステム、及び口腔内センシング方法
US20230363858A1 (en) * 2020-10-13 2023-11-16 3M Innovative Properties Company Methods of controlling haze in orthodontic appliances including semi-crystalline polymers
WO2022123440A1 (en) * 2020-12-11 2022-06-16 3M Innovative Properties Company Method of thermoforming film with structured surface and articles
US20220192863A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-23 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Mandibular repositioning device
EP4284292A1 (en) * 2021-01-29 2023-12-06 3M Innovative Properties Company Dental appliances from multilayer films having discrete structures covered by an ion permeable release layer
US20220241061A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Universal Orthodontic Lab, Inc. Oral drug delivery system and method
US20220241060A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Universal Orthodontic Lab, Inc. Gingival drug delivery system and method
US20240099815A1 (en) * 2021-02-23 2024-03-28 3M Innovative Properties Company Medical articles with microstructured surface having increased microorganism removal when cleaned and methods thereof
US20220304786A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 HydrOral, SAS Oral Diffusing Device
WO2023108032A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 Smylio Inc. Orthodontic devices for delivery of an active agent
EP4226890A1 (en) * 2022-02-15 2023-08-16 Bottmedical AG Dental appliance for intra-oral delivery of one or more agents
WO2023177458A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Bixby International Corporation Dental materials using rigid polyamide

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6126443A (en) * 1998-08-13 2000-10-03 3M Innovative Properties Company Medication delivery tray
US6607382B1 (en) * 2000-09-21 2003-08-19 Align Technology, Inc. Methods and systems for concurrent tooth repositioning and substance delivery
JP4460826B2 (ja) * 2000-09-21 2010-05-12 アライン テクノロジー， インコーポレイテッド 同時の歯の再ポジショニングおよび物質送達のための方法およびシステム
US7878801B2 (en) * 2000-09-21 2011-02-01 Align Technology, Inc. Systems and methods for dental appliance compliance indication
US6435873B1 (en) * 2000-10-10 2002-08-20 3M Innovative Properties Company Medication delivery devices
US20040087992A1 (en) * 2002-08-09 2004-05-06 Vladimir Gartstein Microstructures for delivering a composition cutaneously to skin using rotatable structures
US8899976B2 (en) * 2004-09-24 2014-12-02 Align Technology, Inc. Release agent receptacle
US20060115785A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Chunhua Li Systems and methods for intra-oral drug delivery
US9655691B2 (en) * 2012-05-14 2017-05-23 Align Technology, Inc. Multilayer dental appliances and related methods and systems
US9089388B2 (en) * 2012-07-06 2015-07-28 Peter John Zegarelli Oral appliance for delivery of medicaments and/or other substances
JP2016518868A (ja) * 2013-03-15 2016-06-30 コリウム インターナショナル， インコーポレイテッド 活性剤の送達のための微細構造物のアレイ
EP2982501B1 (en) * 2013-04-05 2019-06-19 Mitsubishi Chemical Corporation Microrelief structural body, decorative sheet, decorative resin molded body, method for producing microrelief structural body, and method for producing decorative resin molded body
CN105451681B (zh) * 2013-08-09 2018-09-18 庆熙大学校产学协力团 可拆卸地安装于牙齿的牙科用具
GB2526800A (en) * 2014-06-02 2015-12-09 Mavrik Dental Systems Ltd An anatomical drape device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023042072A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-23 3M Innovative Properties Company Articles including a microstructured curved surface and methods of making same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019360713A1 (en) 2021-05-20
EP3880112A4 (en) 2022-07-06
AU2019360713B2 (en) 2023-03-02
JP2022505334A (ja) 2022-01-14
US20210353387A1 (en) 2021-11-18
EP3880112A1 (en) 2021-09-22
CN112867462A (zh) 2021-05-28
WO2020079555A1 (en) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019360713B2 (en) Dental appliance with structured surface
US20230013219A1 (en) Dental appliance with a surface having discrete structures
US9044292B2 (en) Dental articles including a ceramic and microparticle coating and method of making the same
US20240041565A1 (en) Dental appliances from multilayer films having discrete structures covered by an ion permeable release layer
US9668844B2 (en) Device for fixation at a dental site
EP2142162B1 (en) Methods for making dental restorations using two-phase light-curing materials
EP2215967B1 (de) Dentalprotektor
AU2003271104B2 (en) Dental coating kit
US20230000596A1 (en) Dental appliance with a surface having patterned glass ionomer coating
JP2004097813A (ja) 歯科用高分子膜
US20230049504A1 (en) Dental appliance with functional structures & transfer articles used in forming such appliances
WO2021191773A1 (en) Dental appliance with graphic image
EP3068450B1 (de) Zahnprothese als darreichungsform zur behandlung chronischer erkrankungen
Talal et al. Enamel etching and dental adhesives
US6641398B2 (en) Dental materials containing a tear-off material
US20220401194A1 (en) Dental intraoral device and manufacturing method thereof
DE10040780B4 (de) Dentalmaterialien enthaltend ein Abreißmaterial
Wu et al. 5 Overview of Polymeric
İLİSULU CURRENT PIT AND FISSURE SEALENTS
Wu et al. Overview of Polymeric Biomaterials for Dental Applications
KR20190017115A (ko) 불소바니시 도포를 위한 다공성 개인 트레이

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination