TSIII SOI 임플란트의 특징 및 임상적 유용성
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TSIII SOI 임플란트의 특징 및 임상적 유용성
  • 김용진 원장(일산앞선치과)
  • 승인 2017.07.04 11:23
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Branemark이 완전 무치악 환자에서 임플란트를 이용한 치료를 소개한 이래 임플란트를 이용한 결손치의 수복은 치과 영역에서 가장 많은 진보를 이룬 영역이라 할 수 있다. 임플란트의 디자인 및 표면 처리의 개선을 통해 조기 골 융합, 치료기간 단축, 임플란트 성공률을 높이기 위한 연구들이 아직도 진행 중이다.

임플란트 표면처리는 초창기 machined surface가 가지는 한계를 극복하고 전체적인 임플란트의 표면적 증가 및 골 반응을 증진시켜 보다 빠른 골유착을 달성하기 위해 rough surface로 전환되면서 다양한 표면코팅 및 처리 기법이 등장했다. 표면처리는 각 제조 회사별로 고유의 복합적인 처리 술식이 개발되었고 Nobel Biocare社의 anodizing, Straumann社의 SLA, Astra Tech社의 Fluoride 이온 주입법, Zimmer社의 HA coating, 그 외에 RBM 등이 그 대표적인 예라 할 수 있겠다. 여러 연구를 통해 machined surface를 가진 임플란트보다 여러가지 표면 처리 방법으로 rough surface를 부여한 임플란트가 임상에서 더욱 높은 성공률을 보이는 것으로 밝혀졌다.
이번 기사에서는 SLA surface를 기반으로 하고 화학적 처리를 통해 표면 활성화 직후 K물질을 코팅하여 초친수성 표면을 구현한 Osstem의 ‘TSIII SOI’ 임플란트의 특징 및 임상적 유용성에 대해 소개하고자 한다.

 
‘TSIII SOI’ 표면의 효과는 크게 2가지 측면에서 원리를 설명할 수 있다. 첫 번째는 친수성 표면으로 작용함에 따른 것이고 두 번째는 표면에 수막 코팅되어 있는 K물질의 고유한 특성에 의해 표면이 혈액 친화성으로 작용함에 따른 것이다.
먼저, TSIII SOI 임플란트는 SLA surface의 TSIII SA 임플란트를 통해 이미 임상적으로 검증된 표면을 기반으로, TSIII SA 임플란트가 갖는 최적의 물리적 표면 형상은 동일하게 유지하면서 화학적 처리를 거쳐 기존 SLA surface의 단점이었던 소수성 표면(hydrophobic surface)을 친수성 표면(hydrophilic surface)으로 전환시킨 임플란트라고 할 수 있다. SLA surface에 특수 화학 처리공정을 거쳐 표면의 hydrocarbon 흡착량을 줄여주는 방식으로 친수성 표면을 구현하게 되며 이러한 화학 처리 공정을 통해 임플란트 표면의 표면에너지를 낮춰주어 임플란트와 골의 접촉 면적(bone-implant contact)을 증가시켜줄 수 있고, 그로 인해 SA표면 대비 전반적인 healing period를 단축시켜 줄 수 있다. 이것이 SOI 표면이 친수성의 특성을 나타내어 임상학적 효과는 나타내는 첫 번째 원리다.

치과용 임플란트를 뼈 조직에 이식하면 임플란트가 자연스럽게 혈액에 노출되고, 이 때 임플란트 표면은 혈액과 접촉하여 다양한 이온, 단백질 및 세포와 상호작용을 하게 된다. 초기에 일어나는 임플란트 주위의 다양한 혈액 구성 성분으로부터의 혈전 반응(내인성 응고 시스템의 활성화)은 초기 뼈 조직 치유에 중요한 과정으로 알려져 있으며, 이는 섬유소 네트워크(fibrin network)의 형성으로 시작되게 된다.
새로 형성된 섬유소 응고(fibrin clot)의 충분한 형성은 골과 임플란트 경계 내에서의 혈액 흐름을 억제하고 osteoprogenitor cell을 임플란트 주변에 위치시킬 뿐만 아니라, 이들을 안정적으로 연결되게 하여 이후 골 융합이 빠르게 일어나게 하고, SA표면 대비 healing period를 단축시켜 줄 수 있다.

임플란트 표면에서 골 융합을 향상시킬 수 있는 섬유소 중합 촉진 조건이나 물질은 매우 다양하며, 따라서 섬유소 중합 촉진 물질은 임플란트 표면에 혈액 친화성을 제공하고, osteoprogenitor cell에 자연적인 matrix를 제공하는 특징을 보인다. SOI 표면에 수막 코팅되어 있는 K물질은 thrombogenic response를 촉진하는 물질로 알려져 있고, 이런 특성으로 인해 섬유소 중합을 촉진시켜 혈액 친화성을 나타내고, 골 융합 성능을 향상시킴으로서 임상학적 효과를 보이게 된다. 이것이 SOI 표면이 임상학적 효과를 갖게 되는 두 번째 원리이다.

즉, 이러한 표면 친수성, 혈액 친화성, 섬유소 응고 촉진 특성을 바탕으로 한 TSIII SOI 임플란트는 골 표면과 접촉 시 우수한 생체 적합성을 보일 뿐만 아니라, 골전도에 의해 주변 신생골의 성장을 유도하면서 골 성숙을 촉진시키는 장점을 가지므로 골유도 재생술(GBR)이나 상악동 골 이식술 등과 같은 증례에서 예지성을 보다 높인 제품이라 할 수 있다.
또한 임플란트와 골조직과의 결합 강도를 현저히 증가시키기 때문에 골질이 불량한 부위에서 좋은 효과를 발휘할 수 있고, 골 유착 기간이 단축되기 때문에 조기 부하를 시행할 수 있는 장점이 있다. 기존의 티타늄 표면은 소수성(hydrophobic)으로 수분을 밀어내지만, SOI 표면은 화학적인 표면 개질을 통해 수분과 혈액을 끌어당기는 친수성(hydrophilic) 및 혈액 친화성 (Blood-philicity) 특성을 보인다. 그 결과 식립과 동시에 혈액 및 단백질을 끌어당길 뿐만 아니라, 섬유소 응고를 촉진시켜 Osteoprogenitor cell이 포함된 자연적인 골형성 기질(Matrix)을 기존 SA 표면처리 적용 제품보다 우수하게 형성시킨다.
이러한 과정을 통해 현격히 빠른 골 융합이 진행된다. 때문에 SOI 표면은 더 높은 임플란트의 술 후 안정성과 치료의 예지성이 보장되고, 안정적인 조기 하중(early loading)으로 인해 전체적인 치료 기간을 단축시킬 수 있으리라 사료된다.

먼저 TSIII SOI 임플란트의 표면 특징에 대해 살펴보면, 첫째로 TSIII SOI 표면의 K물질의 특성으로 인해 표면이 positive charge와 negative charge를 띠게 되고, 그로 인해 negative charge 뿐만 아니라 positive charge를 띠는 혈액 내에 존재하는 다양한 protein의 흡착률이 높아지게 된다. 기존 SA 임플란트 대비 SOI 임플란트에서는 약 13배 가량 단백질 흡착률이 증가하게 된다.

 
 
이러한 혈액 단백질 흡착률이 증대함으로써 SOI 표면에 혈액 친화성(Blood-philicity)이 생기게 되고, 이로 인해 먼저 SOI 표면에서 혈소판 활성화가 증대된다. 또한 SOI 표면에 수막코팅 되어있던 K물질이 임플란트 주변부에 방출되면, thrombogenic response가 촉진되고 혈소판이 활성화되어 fibrin network이 조기에 형성되고 안정화됨으로써, osteoblast(조골세포)의 부착능(Protein adsorption)이 증대된다.
 
 
앞에서 언급한 in-vitro와 세포 실험 결과와 유사하게, 동물 실험에서도 SOI 표면에서 fibrin clot 형성의 촉진이 관찰된다. 이로 인해 임플란트 식립 초기 osteoblast(조골세포)의 부착이 증대됨으로써 골형성이 빠르게 일어나 SA 임플란트 대비 임플란트와 골의 접촉 면적(bone-implant contact)과 removal torque가 증가된다. 골 융합의 질이 개선되는 효과를 보일 뿐만 아니라, dehiscence defect에서 골 형성의 양 또한 증가하게 된다.
 
 
 
 
이상의 내용을 바탕으로 정리해 본 TSIII SOI 임플란트는 이미 임상적으로 검증된 TSIII SA 표면에 특수 화학 처리를 통해 초 친수성(Super-hydrophilicity)을 구현하였고, positive charge와 negative charge를 동시에 띄는 K물질의 특성으로 인해 다양한 전하를 가지는 혈액 단백질의 접근을 가능케 하였을 뿐 아니라, thrombogenic response를 촉진하는 K물질 도입을 통해 섬유소 중합 및 응고 촉진과 혈액 친화성(Blood-philicity)을 부여하였다.
이를 통해 탁월한 단백질 부착능(Protein adsorption), 탁월한 혈소판 활성화(Platelet activation)로 인한 탁월한 혈병 형성(Blood clot formation)및 탁월한 조골세포 부착(Osteoblast adhesion)을 유도할 수 있는 표면 특징으로 가지게 되며, 그로 인해 빠르고 안정적인 골 형성이 가능한 임플란트로 기능하는 것으로 사료된다.
다음 호에서는 이러한 친수성 표면의 TSIII SOI 임플란트의 상악동 거상술 및 골유도 재생술(Guide Bone Rregnernartion)에서의 임상적 유용성에 대해 논하고자 한다.


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