▲ 그래피의 형상기억(Shape Memory) 레진이 실제 입안과 유사한 환경에서 교정학계에서 권장하는 범위에 부합하는 하중 프로파일을 제공하는 것으로 나타났다.

3D프린팅 기반 투명교정장치 전문기업 그래피(Graphy)의 직접 3D프린팅 방식으로 제작된 형상기억 투명교정장치가 체온에서도 기존 열성형 방식과 비교해 우수한 기계적 특성을 보이며 미래 교정 치료의 새로운 가능성을 제시했다.

그래피(코스닥 318060, 대표 심운섭)는 형상기억(Shape Memory) 레진이 실제 입안과 유사한 환경에서 교정학계에서 권장하는 범위에 부합하는 하중 프로파일을 제공하는 것으로 확인됐으며, 관련 연구 결과가 네이처 포트폴리오 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재 승인됐다고 21일 밝혔다.

이번 연구는 그래피의 독자적인 3D 프린팅 소재인 TC-85, TR-07, TA-28과 현재 시장에서 널리 쓰이는 열성형 소재들을 비교 분석했다. 연구팀은 실제 교정 장치가 입안에서 1~2주일간 착용된다는 점에 착안해, 사람의 체온과 유사한 37℃의 물속에서 최대 14일간 장치를 담가두고 시간이 흐름에 따라 하중과 강성이 어떻게 변화하는지 정밀하게 추적했다.

연구 결과에서 가장 주목할 부분은 치아가 이동할 때 발생하는 미세한 변형인 1% 구간에서의 하중 데이터다. 그래피의 3D프린팅 소재는 37℃ 수중 환경 1% 변형 시 약 4.04~7.24N의 힘을 기록했다. 이를 실제 치아 하나가 받는 면적으로 정밀 환산하면 치아당 약 0.07~0.34N의 하중이 전달되는 것으로 나타났다. 

이는 교정학계에서 권장하는 이상적인 하중 범위인 0.2~2.5N을 완벽하게 충족하거나 그보다 더 부드러운 수준으로, 치아 뿌리에 무리를 주지 않으면서도 효과적인 이동을 이끌어낼 수 있는 ‘가장 건강한 힘’이 구현됨을 의미한다.

또한, 연구팀은 장치가 강하게 눌리는 극한 상황을 가정하여 3% 변형 실험도 병행했다. 이 데이터는 본 연구 조건에서 소재의 압도적인 안전성을 보여주는데, 기존 열성형 재료가 최대 65.23N의 과도한 압박을 가하는 것과 달리 그래피 소재는 약 7.30~13.48N 수준에 머물렀다.

큰 변형이 일어나도 기존 방식보다 5배 이상 부드럽게 반응하기 때문에, 환자가 장치를 처음 끼울 때 느끼는 극심한 통증을 획기적으로 낮추고 과한 하중으로 인한 치근 흡수 등의 부작용 위험을 방지하는 안전장치 역할을 톡톡히 해낸다.

이러한 ‘스마트한 교정력’의 비결은 체온에 반응하는 형상기억 능력에 있다. 그래피의 소재는 37℃에 노출된 지 약 1시간 만에 하중과 강성이 최적의 상태로 부드러워지며 안정화된다. 특히 초기 안정화 이후 14일이 지날 때까지 일정한 힘을 꾸준히 유지한다는 점이 확인되어, 장치를 교체하는 순간까지 지속적이고 예측 가능한 치료 효과를 기대할 수 있게 됐다.

여기에 더해 3D 프린팅 방식은 부위별로 두께를 자유롭게 조절할 수 있어, 디지털 설계를 통해 치아마다 필요한 최적의 힘을 배분하는 ‘완전 맞춤형 교정’이 가능하다는 강점도 재확인됐다.

논문의 교신저자인 그래피 김훈 수석연구원은 “이번 연구는 1%의 미세 이동부터 3%의 큰 변형까지 모든 단계에서 직접 프린팅 얼라이너가 기존 방식보다 생물학적으로 우수한 하중 프로파일을 가짐을 입증한 것”이라며, “앞으로 이 정밀 데이터를 기반으로 환자별 맞춤형 하중 설계를 지원하는 솔루션을 더욱 고도화하여 전 세계 교정 치료의 표준을 바꿔나갈 계획”이라고 강조했다.

▲ 그래피가 자사의 형상기억 레진으로 3D프린팅한 형상기억 투명교정장치는 미세 변형과 극한 압박 상황서도 교정력이 우수하고 부작용도 획기적으로 감소하는 효과가 있다.