▲ ‘전치 회전 교정’에서 그래피의 SMA 소재 기반 투명교정장치(얼라이너)가 실제 회전 복원에서 높은 효율을 보인다는 사실이 논문을 통해 입증됐다.

그래피(코스닥 318060, 대표 심운섭)의 형상기억 3D프린팅 얼라이너(Shape Memory Aligner)가 부착물 없이도 치아 교정에 효과적인 것으로 나타났다.

그래피는 독일 본대학교(Bonn University) Tarek M. Elshazly 교수 연구팀이 주도하고, 그래피 수석연구원 김훈 박사가 공동저자로 참여한 논문 ‘Preclinical Evaluation of 3D-Printed Orthodontic Aligners Using an Electro-Typodont Model’이 SCI급 국제 학술지 ‘Frontiers in Bioengineering and Biotechnology’(IF 4.8)의 11월 온라인판을 통해 공개됐다고 1일 밝혔다. 

이번 논문은 비정상적으로 돌아간 앞니를 정상적으로 회복하는 치과 치료인 ‘전치 회전 교정’에서 그래피의 SMA 소재 기반 투명교정장치(얼라이너)가 실제 회전 복원에서 높은 효율을 보인다는 사실을 입증한 것이다.

연구팀은 3D프린팅으로 제작된 얼라이너의 치아이동 효율을 임상 적용 이전 단계에서 표준화해 평가할 수 있는 전기식 타이포던트(electro-typodont)를 활용해 회전 복원력을 정량적으로 검증한 새로운 전임상 평가 모델을 제시했다.

연구팀은 치근 주위에 가열·냉각이 가능한 특수 왁스를 배치한 전기식 타이포던트에 상악 중절치(11번 치아)의 회전 변위를 22°, 32°, 42°, 52° 네 단계로 설정하고, 그래피의 SMA 레진(TC-85 계열)으로 직접 3D프린팅한 얼라이너를 장착한 뒤 열-냉각 사이클을 반복하며 치아의 회전 복원량을 측정했다. 

각 회전 단계별로 네 개의 시퀀셜 얼라이너를 설계해 총 240개의 얼라이너를 0.50mm, 0.75mm, 1.00mm 세 가지 두께 조건으로 제작·평가했으며, 각 조건은 다섯 차례 반복 측정으로 재현성을 확보했다.

그 결과, 모든 두께 그룹에서 네 번째 얼라이너까지 사용했을 때 계획된 회전량의 약 80.0~93.1 % 가 복원됐으며, 약 4~5°의 잔여 회전만 남는 것으로 나타났다. 초기 회전량이 클수록 상대적인 복원 비율이 높게 나타났으며, 얼라이너 두께는 이동량보다는 이동 속도(dynamics)에 영향을 미치는 요인으로 작용했다. 

특히 주목할 점은 어떠한 부착물(attachment)도 부착하지 않은 상태에서 3D프린팅 얼라이너만으로 다양한 수준의 회전 복원이 가능했다는 사실이다.

Elshazly 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 전기식 타이포던트 모델이 3D프린팅 얼라이너의 치아이동력을 사전에 검증할 수 있는 신뢰도 높은 전임상 평가 도구임을 제시했다. 또한 직접 3D프린팅 된 얼라이너가 부착물 없이도 높은 회전 복원 효율을 보인다는 점에서, 기존 열성형 PETG 계열 얼라이너 평가가 갖던 한계를 넘어 디지털 설계와 3D프린팅 기반의 새로운 평가 패러다임을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

그래피의 SMA는 체온 영역에서 활성화되는 우레탄 아크릴레이트 계열 올리고머 플랫폼을 기반으로, 구강 내 온도에서 초기 형상을 회복하려는 성질을 이용해 지속적이고 예측 가능한 교정력을 제공하도록 설계된 소재다.

기존 열성형 방식에서 발생하는 두께 손실과 모서리 부위의 강도 저하 문제를 피하면서, 디지털 설계값을 그대로 구현할 수 있다는 점이 차별점이다. 이번 전임상 연구는 이러한 SMA 개념이 단순한 이론에 머물지 않고, 표준화된 물리 모델에서 실제 회전 복원 효율로 연결될 수 있음을 보여준 첫 사례로 평가된다.

그래피는 이미 전 세계 20만 건 이상의 임상을 통해 발치·회전·복합이동 등 기존 열성형 얼라이너로는 구현이 어려웠던 치아이동을 실현하며 치료 예측성과 효율성을 입증해왔다.

그래피 관계자는 “이번 공동연구는 임상적 성과를 공학적 관점에서 재확인한 기초 근거로서, 그래피 SMA의 치료 효과가 단순한 임상 경험을 넘어 표준화된 실험 모델에서도 동일한 방향성을 보인다는 점을 보여준다”며 “직접 3D프린팅 기반 교정장치가 임상적 신뢰성을 갖춘 새로운 교정 패러다임으로 자리 잡을 가능성을 제시했다”고 의의를 밝혔다.

한편 그래피와 독일 본대학교의 협력은 2022년 11월 첫 미팅을 계기로 본격화됐으며, 이후 3D프린팅 교정장치 소재, 형상기억 기능을 가진 SMA 플랫폼의 기계적·생체역학적 특성 규명을 위한 공동연구가 꾸준히 이어지고 있다.