▲ 이번 연구에 사용된 3D프린팅 SMA와 열성형 투명교정장치의 제작 및 실험 과정 개요도 (출처: 그래피)

그래피가 세계 최초로 상용화한 다이렉트 3D프린팅 기반 형상기억 교정장치(SMA™)가 국제 공동연구를 통해 치아 적정 범위에 교정력을 전달하는 특성이 있는 것으로 확인됐다.

그래피(코스닥 318060, 대표 심운섭)는 형상기억 소재 ‘Tera Harz TC-85’로 직접 3D프린팅한 SMA의 장기간 힘 전달 특성을 분석한 국제 공동연구가 세계치과의사연맹(FDI World Dental Federation)의 공식 학술지 ‘International Dental Journal(IDJ)’에 게재됐다고 8일 밝혔다. 

이번 연구를 통해 그래피의 TC-85로 직접 3D프린팅한 SMA와 3중 구조의 고성능 소재 ‘Zendura FLX’로 제작한 열성형 투명교정장치의 힘 전달 특성을 최대 30일간 비교했다. 독일·사우디아라비아·UAE·이집트·한국 등의 연구진이 참여했으며, 장치의 치아 접촉력과 실제 치아에 전달되는 3차원 교정력, 제조 후 두께 등을 종합적으로 분석했다. 그래피 김훈 수석연구원은 공동저자로 연구에 참여했다.

논문이 게재된 International Dental Journal은 Impact Factor 5.2를 기록한 국제 저명 치의학 학술지로, 전 세계 치의학 분야 학술지 상위 10%에 해당한다.

연구 결과, SMA는 열성형 장치보다 약 2.1배 높은 초기 치아 접촉력을 나타냈다. TC-85 기반 SMA의 초기 접촉력은 ‘149.7±25.6N’, Zendura FLX 열성형 장치는 ‘69.8±9.0N’으로 측정됐다. 연구진은 SMA의 제조 후 두께와 기존 연구에서 보고된 우수한 치아 적합성이 이러한 차이에 영향을 미친 것으로 분석했다.

반면 높은 접촉력이 실제 치아에 과도한 교정력으로 이어지지는 않았다. 정밀 측정 시스템을 이용해 상악 앞니를 0.2mm 이동시키는 조건에서 측정한 실제 3차원 교정력은 노화 전 두 장치 모두 약 0.1~0.5N 범위로 나타났다. 연구진은 이를 기존 연구에서 제시된 임상적으로 권장되는 교정력 범위에 해당하는 수준으로 평가했다. 즉 SMA는 높은 치아 접촉력을 나타내면서 실제 치아에는 적정 범위의 교정력을 전달하는 특성을 보였다.

제조방식에 따른 두께에서도 차이가 확인됐다. 최초 설정 두께는 TC-85 0.75mm, Zendura FLX 0.76mm로 유사했지만, 제작 후 열성형 장치는 부위에 따라 0.3~0.5mm까지 얇아진 반면 SMA는 0.8~1.1mm로 측정되며 상대적으로 균일한 두께 분포를 나타냈다. 

특히 이번 연구에서는 SMA의 핵심인 형상기억 효과가 실제 힘 측정에 반영되지 않았다는 점도 주목된다. 장치의 노화는 37℃ 수중 환경에서 진행됐지만 실제 힘 측정은 약 25℃의 건조한 실온 환경에서 이뤄졌다. 연구진은 이를 연구의 한계로 명시하고, 향후 실제 구강환경에 가까운 온도와 습윤조건에서 형상기억 특성을 포함한 힘 전달 및 노화 거동을 추가로 규명할 필요가 있다고 제안했다.

김훈 그래피 수석연구원은 “이번 연구는 완성된 장치를 직접 비교해 치아와의 접촉력과 실제 교정력, 제조방식에 따른 두께 차이를 함께 분석했다는 데 의미가 있다”고 말했다.

심운섭 그래피 대표는 “이번 연구를 통해 SMA의 가능성과 함께 출력 정밀도와 치아 이동 방향에 따른 힘 제어 등 앞으로 고도화해야 할 과제도 객관적으로 확인할 수 있었다”며 “향후 실제 구강환경에서 형상기억 특성까지 반영한 연구를 이어가며 직접 3D프린팅 형상기억 투명교정 기술의 과학적·임상적 근거를 지속적으로 축적해 나갈 것”이라고 강조했다.