[DASS 임상특강] 플라즈마를 이용한 임플란트 표면 처리의 임상적 의의

디지털 덴티스트리 임상시리즈 with DASS ①

송일석 세종탑치과 원장

개원가의 다양한 디지털 기술이 선보이며 임상 적용에서도 다양한 접근법이 주목받고 있습니다. 덴탈아리랑은 임상을 연구하는 모임인 DASS와 함께 개원가를 위한 디지털 덴티스트리 특별임상 시리즈를 10회에 걸쳐 연재합니다. 독자 여러분의 많은 관심을 기대합니다. <편집자 주>

각 치과의 수술방에는 임플란트의 다양한 직경과 길이를 정리하여 보관 중인 임플란트 수납장이 있다.

CT 상에서 미리 계획한 위치에 정해놓은 직경과 길이의 임플란트를 식립하는 경우가 대부분이지만 초기고정을 얻기 힘들거나 flap을 열어서 wound의 상황을 확인했을 때 계획된 사이즈의 임플란트를 식립하기 힘들 수 있다.

이 때에는 상황에 맞춰서 계획한 것과 다른 사이즈의 임플란트를 사용할 수 있고, 또한 환자가 내원한 당일 임플란트를 식립하게 되는 상황도 있기 때문에 다양한 직경과 길이의 임플란트를 여유있게 재고 확보를 해놓고 필요할 때 이를 사용하게 된다.

이렇게 치과에 재고로 있는 임플란트 중에서 잘 쓰이지 않는 사이즈의 임플란트는 장기간 보관하게 되고, 가끔 필요할 때 사용하게 된다. 2009년 Att 등은 제조된 지 4주가 된 임플란트와 새 임플란트에 대해 BIC ratio와 cell adhesion 정도를 비교하였다.

불과 4주만 지나도 BIC ratio가 절반 가까이 떨어지며, 골유착 정도에 영향을 주는 세포 부착의 경우 그 정도가 현저하게 떨어지는 모습을 관찰하였다.

제조날짜가 오래된 임플란트에서 골유착이 떨어지게 되는 원인을 hydrophilicity, electrostatic status, hydrocarbon 침착 유무의 관점에서 파악해볼 수 있다.

1. Hydrophilicity: 골유착이 일어나기 위해서 임플란트 표면에 osteogenic cell이 잘 안착되어야 하는데, aging된 임플란트 표면은 wetting이 잘 되지 않아 cell이 안착되기 어렵다.

2. Electrostatic status: 새 임플란트 표면은 기본적으로 양극을 띠고 있기 때문에 음극의 생체세포가 잘 결합할 수 있고 이를 bioactive surface라고 한다. 반면, aging된 임플란트 표면은 기본적으로 음극을 띠고 있기 때문에 음극인 생체세포가 바로 결합하기 어렵고 Ca2+, Mg2+과 같은 2가 양이온이 충분해야 이것이 가교역할을 해서 생체세포들이 결합할 수 있도록 해준다.

하지만 Na+, K+과 같은 1가 양이온이 임플란트 표면에 경쟁적으로 결합하면서 2가 양이온이 붙는 것을 방해하기 때문에 생체세포가 붙기 어려운 환경이 된다. 이를 bioinert surface라고 한다.

3. Hydrocarbon 침착: Titanium 표면은 대기중, 물, 세척액으로부터 지속적으로 carbon, hydrocarbon 등의 유기물을 흡수하며, 이는 임플란트 보관 중에 일어나는 피할 수 없는 현상이다. Hydrocarbon이 TiO2 표면에 흡수될수록 osteoblast의 표면 침착이 감소하고, new bone formation이 감소하면서 BIC ratio가 떨어지게 된다.

임플란트 제조 과정에서 titanium cylinder를 milling하고 표면을 처리하는 과정에서 수많은 불순물이 표면에 달라붙게 된다. 이러한 불순물들을 최대한 깨끗하게 제거하는 것이 임플란트 회사의 기술력이라고 할 수 있는데, 이렇게 공들여 표면을 깨끗하게 처리해 놓아도 보관하는 과정에서 다시 서서히 불순물이 달라붙게 된다.

실제로 치과에서는 이렇게 표면에 불순물이 달라붙어 있는 상태로 사용하고 있는 것이 현실이다. 이 때 각 클리닉에서 플라즈마 처리를 하게 되면 제조 당시와 유사한 수준으로 표면을 다시 깨끗하게 만들 수 있다.

공기 중에 있는 hydrocarbon은 앰플 벽과 임플란트 표면에 달라붙어 골유착을 방해하는 오염원이 된다.

이것을 제거하기 위해 플라즈마와 UV를 사용하게 되는데 UV 표면처리는 UV source에서 출발해 임플란트 표면에 도달하는 과정에서 UV 광이 감소되기도 하고, 임플란트 표면의 micro한 부분은 직진하는 빛이 도달하지 못해 불완전하게 처리될 수 있다. 하지만 플라즈마는 이온화된 기체 형태로 확산되기 때문에 임플란트의 모든 표면을 처리할 수 있고, UV보다 높은 에너지를 이용하여 더 깨끗한 표면을 만들 수 있다. 그리고 플라즈마 처리는 진공을 잡은 상태로 표면처리 과정이 이루어지기 때문에 제거된 오염원이 바로 진공펌프 포트를 통해 빠지게 되고, 제거된 오염원이 다시 임플란트에 붙는 2차 오염을 막을 수 있다.

플라즈마 장비는 이온화된 가스를 이용하여 처리하기 때문에 임플란트 뿐만 아니라 골이식재, 어버트먼트, 차폐막, 보철물 등의 다양한 재료에 대해서도 처리 가능하다.

GBR에 이용하는 골이식재가 성공적인 remodeling 과정을 거치기 위해서는 혈류 공급이 중요한데, 이 때 골이식재의 친수성을 증가시키는 플라즈마 처리가 유리하게 작용하게 된다.

플라즈마를 이용해 임플란트 표면을 처리할 수 있는 대표적인 장비는 ㈜플라즈맵에서 나온 ‘ACTILINK Reborn’이라는 제품이다.

임플란트 표면에 플라즈마를 직접 처리할 수 있는 마운트가 제공되고, 임플란트를 패키지에서 꺼내지 않아도 각 임플란트 회사의 임플란트 패키지 사이즈에 맞는 vortex를 제공하여 vortex 모드로도 플라즈마 표면처리를 할 수 있다.

유럽에서는 Clean Implant Foundation이라는 기관에서 표면 불순물에 대한 관리와 인증이 보편화될 정도로 불순물에 대한 관리가 중요하다는 것을 보여주고 있다.

ACTILINK Reborn은 해당기관에서 Clean Implant 인증을 받았으며, 이 외에도 FDA, CE 등의 해외 인증을 보유하고 있다.

2023년 Harvard 대학에서 나온 논문에 따르면 Nevins 등은 플라즈마 처리를 하지 않은 임플란트와 처리한 임플란트를 식립하고 2, 4, 6주 간격으로 biopsy 검사를 했는데 조직 표본에서 원심 변연골의 두께가 처음보다 더 증가한 것을 확인하였다.

2024년 Makary 등은 플라즈마 처리하지 않은 임플란트와 처리한 임플란트를 식립하고 4주 후 BIC ratio를 확인하였는데, 플라즈마 처리한 임플란트에서 BIC ratio가 유의한 수준으로 증가하였다. 이러한 임상적 유효성은 부산대학교에서의 임상 실험을 통해 검증되었다.

2024년 Bae 등은 임플란트 표면에 플라즈마 처리를 하기 전과 후의 SEM 사진을 촬영하여 서로 비교하였다 (Bae et al. J Adv. Prostho. 2024). 임플란트 표면에 탄소 불순물이 침착되어 검게 보이는 것을 확인할 수 있는데, 플라즈마 처리를 하고 나니 침착된 탄소 불순물로 인해 검게 보이는 영역이 상당히 줄어든 모습을 볼 수 있다.