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35% Hydrogen Peroxide Gel 의 미백효과 및 법랑질의 변화
이혜진
†·김민영·김교한
1·권태엽
1동부산대학 치위생과, 1경북대학교 치과대학 치과생체재료학 교실 및 생체재료연구소
35% Hydrogen Peroxide Gel in the Whitening Effect and Enamel Changes
Hye-Jin Lee
†, Min-Young Kim, Kho-Han Kim
1and Tae-Yub Kwon
1Dept of Dental Hygiene, Dongpusan College University, Busan 612-715, Republic of Korea
1
Dept of Dental Biomaterials, Sshool of Dentistry and Institute for Biomaterials Research and Development, Kyungpook National University, Daegu 700-412, Republic of Korea
Abstract
The purposes of this study were to examine the effect of 35% hydrogen peroxide (HP) bleaching agent on the changes in physical and chemical characteristics of tooth. The bleached teeth showed an apparent color changes. The whiteness increased linearly within the tested period as the period of bleaching increased. The microhardness between bleached groups after bleaching showed any statistically significant difference according to the paried t-test. The bleached enamel surface showed any apparent morphological changes compared to the enamel which was stored in distilled water only. The difference of the total mineral contents for the distilled water and hydrogen peroxide did not show statistical significance. These results demonstrated that bleaching using 35% hydrogen peroxide were adversely affects application time of experimental group and may confirm the safety of using these agents for a short time in dentist-monitored bleaching.
Key words
Enamel surface, 35% hydrogen peroxide, Microhardness
서 론
아름다움에 대한 동경과요구는 고대부터 현재까지 모 든사람들의일차적인바람이며
,
특히최근 들어하얀치아를통해자신의미적만족감을누리고자하는경향이늘 고 있다
.
양대 구강상병의 예방과 치과기술의 발전으로 심미치과에 대한 관심이증대되고 있으며 경제생활이 풍 요로워짐과 더불어대인과의 접촉으로 치아에대한 미적 기대치가 더욱커지고있는것이현실이다.
그중하나가자신의치아가희고깨끗하게되기를바라는것이다
.
치아미백이란
,
강한 산화제인 과산화수소의oxygen- releasing, mechanical cleansing
작용기전으로치질내착색 부분을산화시켜 착색을제거하고 치아를 원래의색으로 회복시켜주는 술식을 말한다1).
이렇게 함으로써 자신감있는 미소는첫인상을긍정적이고 적극적으로 보이게 하 는기능을부여한다
.
치아 변색의 원인은선천성으로 치아형성기에 테트라 싸이클린 같은 약물의 착색으로 치아에 노란색에서부터 암회색의 띠가생기기도하며불소를과다복용할경우치 질에 침투되어 법랑질 기질에결함을 가져와서형성부전 을 일으킴으로써 흑색이나 흰 반점으로 생기기도 하고
,
후천적으로는혈액이나치수조직의 출혈
,
치근관치료또 는 괴사 등의 치수조직의분해 결과로인하여 치아의색 이 청회색이나 흑갈색의 변색이 생기기도하고 외상에의 한 석회화 변성으로 투명도가 감소하거나,
약제에 의한상아질 착색
,
음식물과 담배,
커피,
콜라 등 기호성 식품 에 의한 착색도있으며 나이가들어감에따라 변색이될 수도있다.
그외치아의색으로인한콤플렉스로대인관계 에문제가있는경우등에서치아미백술을필요로한다2).
치아 미백술에는 행위 주체에 따라 전문가 미백술
(In- office bleaching)
과자가미백술(home bleaching)
로나누며3)전문가 미백제로는주로
30-35%
의hydrogen peroxide
나35% carbamide peroxide
가주로사용되며치과의사의지도하에 가정에서 행해지는 미백제로는
10%, 16%, 20%
등의
carbamide peroxide
가주로사용되고있다.
치아미백은
1877
년Chapple
4)에 의해 미백제가 최초로†
Corresponding author Tel: 051-540-3877 Fax: 051-540-3823
E-mail: [email protected]
사용되었으며
Nutting
과Poe
5)가일련의미백술식을표준화시킨이래
Haywood
와Heymann
6)에의해1989
년10%
carbamide peroxide
를 주성분으로 하는 상용의 치아미백제가처음시판되었으며이후로치아미백에 대한많은연
구가 있었다7-10)
.
그러나 미백제가 법랑질의 구조와 구성성분에미치는영향에대한연구에대해서는아직의견이 분분한실정이다
.
치아 미백제내의Hydrogen peroxide
는 활성이높고불안정해서법랑질의구성성분및 표면형상,
기계적 성질에 영향을 주는 것으로 보고되고 있었으며
,
치아미백과정은법랑질변색에관계된원자량이크면서 도 복잡한구조의 유기분자가 미백제로부터 발생한자유 라디칼에 의해 분해되면서 색깔이없는 분자구조로 변화
되는 것이다11-15)
.
이 과정에서 법랑질 표면에는 기공과crater
등이 형성되고,
불규칙한 프리즘으로 인해 법랑질표면의마모저항성이감소되는결과를보인다16)
.
이에 본 연구에서는 전문가 미백시 사용되는
35%
hydrogen peroxide
를이용하여시술자가사용설명서의권장시간인
1
시간을준수하지못했을경우미백효과가달라 질 것이라는가정하에실험을 진행하였으며 노출시간을 달리하여 각주마다 치아의 색조변화량과 법랑질 표면의 미세경도,
미세구조,
무기질의변화를측정하여 미백제의효과와안정성을알아보고자하였다
. 재료 및 방법 1. 연구재료
1)
시편제작우식이나 결함이 없는 우치의 전치 치근을 제거한 후 발수하여 증류수로 깨끗이 세척 한 후 실험 전 까지
0.1%
티몰용액(Sigma, U.S.A.)
에넣고냉장보관 하였다.
우치 시료의
1×1 cm
가량의 평활면을 제외한 다른 부위를모두아크릴레진으로포매한후
24
시간뒤자동연마기
(Automatic Polisher; Labopol-1, Struers, Denmark)
를 사용하여 냉각수공급하에800, 1000, 1200, 1500
의grit
의
abrasive paper
로 단계적으로연마한후, 1
µm
의다이 아몬드페이스트로최종연마하였다.
모든시편은초음파세척기를사용하여
30
분간충분히세척한후사용하였다.
2. 연구방법
1)
시편변색및전처리시편 변색을 위해 준비된 콜라
(
청량음료; pH 2.26±
0.02)
를24
시간이상상온에노출시켜탄산가스를완전히방출시킨 다음 사용하였다
.
시편을 탄산가스를 방출시킨시료에
24
시간동안담가두었으며, 24
식간후꺼내어3
차 증류수로 세척하였다
.
변색된 시편들의 초기 색과 경도를 측정한 후
,
순차적으로 그룹을 나누었으며 미백 노 출군은 제조사의 권장시간인1
시간,
권장시간보다 적은30
분,
권장시간보다많은2
시간군으로 분류하였다(Table 1).
매일 각 각의노출시간에 따라3
주동안 시행하였으며 미백제는
WHITE smile
®35% hydrogen peroxide gel (WHITE smile GmbH. Inc. Germany)
를 사용하였다.
bleaching gel
노출시간을 제외한 나머지 시간은D.W
(Distilled water)
에 담가 두었으며3
주 동안 각주의 변화 량을측정하였다.
2)
색조변화분석색조측정은색조색차계
(Colorimeter; TC-8600A, Nippon
Denshoku, Japan)
를 사용하여,
미백전과 후에실시하였으며색차계감지부에흡광통을밀착해영점조정을하고
,
표 준백색판에감지부를밀착시켜표준조정을시행한후시 편의색상을측정하였다.
색측정기록은국제조명위원회에서 규정한
CIE L*a*b*
측정제계를 사용하였고,
색조변화량
(
∆E*)
은 아래의식에의해계산하였으며이렇게 계산된∆
E*
은NBS
기준에의하여환산한뒤비교하였다(Table 2).
E* = {(
∆L*)
2+ (
∆a*)
2+ (
∆b*)
2}
1/2NBS unit =
∆E* × 0.92
·3)
법랑질표면의미세경도측정법랑질 표면의 미세경도를 측정하기 위하여
Vickers
diamond indenter
가 부착된 미세경도측정기(MVK-H100,
Hardness Testing Machine, Akashi Corporation, Japan)
를이용하여
vickers hardness number(VHN)
를 측정하였다.
시편의 법랑질표면이 표면경도계의 압인방향에 직각이
되도록위치한다음
200 gm
의하중으로10
초간압인하고계측현미경
400
배의 배율에서 압흔의 크기를 계측하여법랑질 표면경도를 측정하였다
.
정상 법랑질의 표면경도는평균
300-400 VHN
범위에해당하는시편을선정하였다
.
표면미세경도의측정은각시편당최초표본완성 후,
음료에처치한다음각각
3
차례에걸쳐시행한값의평균Table 1.
According to time of bleaching group Group Classification Application period
1 Control group Distilled water(D.W.) 2 Experimental group 35% hydrogen peroxide gel
30 min/day
3 " 35% hydrogen peroxide gel 1hour/day
4 " 35% hydrogen peroxide gel 2hours/day
Table 2.
Critical marks of color change according to the national bureau of standards
Critical marks of color difference Textile terms (NBS units))
Trace 0.0-0.5
Slight 0.5-1.5
Noticeable 1.5-3.0
Appreciable 3.0-6.0
Much 6.0-12.0
Very much >12.0
으로조사하였다
.
4)
법랑질표면의미세구조분석처리 전후의 법랑질 표면에 대한미세구조를 분석하기 위해주사전자현미경
(S-4300, Hitachi, Japan)
을 이용하였 다.
주사전자현미경관찰을위하여준비된시편을3
차증 류수로세척한후,
초음파세척기로1
시간동안세척하였다
.
세척이끝난 시편은 건조 오븐에서2
시간 동안 건조시킨 다음
,
시료를aluminum stub
에 부착하여 이온증착기
(E-1010, Hitachi, Japan)
에서Pt-Pd
합금으로70 nm
두 께로 코팅시켰다.
이후 주사전자현미경으로20kV
하에서관찰하였다
.
5)
치아표면무기질의변화처리된시편에대해미세원소분석기
(EDX-350, Hitachi,
Japan)
를 이용하여 시편 당 무작위로3
점을 찍어 법랑질표면의 무기이온 조성을 분석하고
,
표면변화를 관찰하였다
.
전자탐침의치수는20 kV
의가속광선을1
µm
의 직 경으로설정하였고,
무기물상태의Ca
와P
를측정하여정량분석을하였다
.
시편을3
주동안각주마다법랑질표면으 로부터200
µm
까지의칼슘과인의변화량을측정하였다.
3. 자료분석
실험을 통하여 수합된 모든 자료들은
SPSS 13.0
통계package program
을이용하여법랑질표면의미세경도,
치아표면무기질의 변화량과색조변화량은기술적통계및
paired t-test,
일요인 분산분석을 시행하였고,
사후검정으로는
Duncan
검정을 이용하여 각 군 간의 평균 차이를검정하였다
.
결 과
1. 35% hydrogen peroxide gel의 노출 시간에 따 른 색조 변화 분석
미백 처리 후 색조변화량은 미백 처리군 모두 시간의 경과에 따라색조 변화를 보였으며 통계적으로도 유의한 차이를 나타냈으며
2
시간 노출군에서 가장큰 변화를보였다
.
또한NBS unit
로 환산해본결과30
분 노출군에서는
appreciable
에 해당이 되며1
시간, 2
시간 노출군에서각각
much, very much
에 해당이 되어 임상적인 의미를지니는것으로 나타났다
(p < 0.05).
반면 대조군에서는통계적으로 유의한차이를보이지않았으며
NBS unit
로환산해본 결과에서도 임상적인 의미를 지니는정도는 아닌 것으로나타났다
(p > 0.05, Table 3,4).
2. 35% hydrogen peroxide gel의 노출 시간에 따 른 정상 법랑질 표면경도 변화
노출 시간에따른 법랑질의표면경도 변화
(VHN)
는대조군에서는
3
주동안거의변화를보이지않은반면미백제 노출군에서는법랑질표면경도가매우낮게나타났다
.
특히
2
시간노출군에서각주마다큰변화를보였으며통계적으로도유의한차이를나타냈다
(P < 0.05, Table 5).
3. 35% hydrogen peroxide gel의 노출 시간에 따 른 법랑질 표면의 미세구조 변화
미백처리 전후의 법랑질 표면에 대한미세구조를 분석 하기 위해 주사전자현미경
(Field emission scanning
Table 3.
The calculated color change of enamel during the process ( ∆ E*)
Group N Baseline
(24hours staining.) Treatment weeks
1week 2weeks 3weeks p-value
D.W 6 1.08 ± 0.12
a1.18 ± 0.12
a1.33 ± 0.14
a2.17 ± 0.25
a>0.05
HP 30 min 6 1.07 ± 0.21
a1.90 ± 0.33
a2.72 ± 0.39
a4.18 ± 0.76
b<0.05
HP 1 hours 6 1.00 ± 0.25
a4.18 ± 1.35
b5.79 ± 1.16
c8.89 ± 1.32
d<0.05
HP 2 hours 6 1.10 ± 0.08
a5.87 ± 1.10
c11.78 ± 1.64
d19.92 ± 0.85
e<0.05 Values are reported as the Mean ± Standard deviation
a,b,c,d,e
The same letter indicates no significant difference at
α= 0.05 by Duncan ’ s studentized range test
Statistical comparison by ANOVA test
Table 4.
National bureau of standards (NBS) units of each group
Group N Baseline
(24hours staining.) Treatment weeks
1week 2weeks 3weeks p-value
D.W 6 1.00 ± 0.04
(Slight) 1.08 ± 0.11
a(Slight) 1.22 ± 0.13
a(Slight) 1.99 ± 0.23
a(Noticeable) >0.05
HP 30 min 6 1.00 ± 0.06
(Slight) 1.75 ± 0.30
a(Noticeable) 2.50 ± 0.36
a(Noticeable) 3.85 ± 0.70
b(Appreciable) <0.05
HP 1 hours 6 0.99 ± 0.07
(Slight) 3.84 ± 1.24
b(Appreciable) 5.32 ± 1.07
c(Appreciable) 8.18 ± 1.21
d(Much) <0.05
HP 2 hours 6 1.00 ± 0.07
(Slight) 5.40 ± 1.01
c(Appreciable) 10.84 ± 1.51
d(Much) 18.83 ± 0.78
e(Very Much) <0.05 Values are reported as the Mean ± Standard deviation
a,b,c,d,e
The same letter indicates no significant difference at α = 0.05 by Duncan's studentized range test
Statistical comparison by ANOVA test
electron microscope, Hitachi, Japan)
을 이용하여 관찰한 결과미백처리전에는규칙적이고조밀한표면양상을보 였으며미백후에는노출시간이길수록법랑질표면의불 규칙한표면양상을관찰할수있었다(Fig. 1).
4. 35% hydrogen peroxide gel의 노출 시간에 따 른 법랑질 표면의 무기질 변화
EDX
를 사용하여법랑질표면의 성분분석을 시행해본결과모든군에서
Ca, P
의변화를관찰할수있었으나통계적으로는유의한차이를보이지않았으며
(P > 0.05) 2
시 간 노출군에서3
주후Ca
에통계적으로 유의한차이를보였다
(p < 0.05, Table 6).
고 찰
인간은 사회적동물이라는 말처럼항상 타인과 접촉하 며생활을영위하므로변색된치아는개인의사회적건강 까지 손상 시킬 수 있는 중요부분으로 작용할 수 있다
.
Table 5.
VHN values of enamel during the process
Group N Baseline
(24hours staining.) Treatment weeks
1week 2weeks 3weeks p-value
D.W 6 233.17 ± 3.24
a229.44 ± 5.21
a228.49 ± 6.39
a227.44 ± 8.07
ap>0.05
HP 30 min 6 236.12. ± 6.21
a225.09 ± 9.68
ab203.33 ± 12.56
c187.17 ± 16.97
dp<0.05 HP 1 hours 6 233.78 ± 3.69
a197.43 ± 11.14
c172.52 ± 13.69
e161.25 ± 10.28
fp<0.05 HP 2 hours 6 235.74 ± 4.12
a187.34 ± 12.35
d148.56 ± 12.99
g105.13 ± 20.23
hp<0.05 Values are reported as the Mean ± Standard deviation
a,b,c,d,e,f,g,h
The same letter indicates no significant difference at
α= 0.05 by Duncan ’ s studentized range test
Statistical comparison by ANOVA test
Table 6.
Contents of calcium and phosphate in enamel surface for 3 weeks
Group N Baseline (24hours staining.) 3 weeks p-value
Ca P Ca P Ca P
D.W 6 33.46 ± 1.25
a17.54 ± 0.25
c32.24 ± 1.12
a17.22 ± 0.35
cp>0.05 p>0.05 HP 30 min 6 34.18 ± 2.58
a18.09 ± 1.02
c31.48 ± 0.98
a16.96 ± 0.75
cp>0.05 p>0.05 HP 1 hours 6 31.45 ± 3.97
a18.24 ± 0.55
c27.44 ± 3.22
b14.21 ± 0.43
c,dp>0.05 p>0.05 HP 2 hours 6 34.05 ± 2.56
a17.58 ± 0.48
c22.84 ± 2.01
b12.49 ± 1.25
dp<0.05 p>0.05 Values are reported as the Mean ± Standard deviation
a,b,c,d
The same letter indicates no significant difference at
α= 0.05 by Duncan ’ s studentized range test
Statistical comparison by paired t-test
Fig. 1. SEM images of enamel surfaces.(A,A': 35% hydrogen peroxide gel 30 min for 3 weeks, B,B': 35% hydrogen peroxide gel
1hour for 3 weeks, C,C': 35% hydrogen peroxide gel 2hours for 3 weeks. A,B,C: before treatment / A'B'C': after treatment)
구강건강은 주로 치아우식증과치주병과 같은양대 구강 병에의하여파괴되지만
,
특정구강상병에이환되지 않아 도구강기능은 손상될수있는데,
착색등으로인한심미기능의 상실이 대표적인 경우이다
.
과거,
치아의 색조에 의해 심미장애를 받는경우는 저작기능과 발음기능등의 장애를동반하지 않음으로인하여상대적으로 가벼운 문 제로받아들여져왔다17).
최근 치과에 내원하는 환자들 중 치과 치료를 통해서 구강영역의 기능뿐아니라 심미적인면까지 개선되는 것 을 희망하는환자가 많아지고 심미적인 개선만을 목적으 로내원하는경우도크게늘고있으며사회·문화적발전 과 생활수준이 높아지고 환자들의 심미적 요구도가늘어 나면서 종전의 치아를 삭제하는 도재 수복 등의 보철적 방법보다는 치질 삭제량이없으면서간편한 치아미백술 이부각되고있다1)
.
치아 미백술은 약한 갈색 치아나테트라사이클린에 의 한담황색으로변색된치아에대한미백이가능하며커피 나담배등에의해착색된경우효과가매우좋으며일반 인들에있어서 변색의대부분은 법랑질에국한된경우가 많아 본연구에서는 인공적으로 시판청량음료를 사용하 여변색시킨후제조사의권장시간
1
시간과권장시간보다적은
30
분,
권장시간보다 많은2
시간동안 미백 후 미백제의효과를알아보고자하였다
.
일반인들이 손쉽게접할수있는심미처치인치아미백 술의효과에 따른 법랑질상태의변화에 관한조사 결과 색조변화량은
1
주후 모든미백군에서 약간의 색조변화량을보였으나시간의경과에따라현저한차이를발견할 수 있었으며노출시간이 길어질수록 색조 변화량이높아
져치아의색이밝아짐을 알수 있었다18)
. NBS
기준으로환산한결과
30
분 미백 처리군에서는appreciable, 1
시간 미백처리군much, 2
시간 미백처리군very much
등으로나타나임상적으로의미있는결과를보였으며
1
시간미백 처리군은 주에1
시간씩3
주간미백처리한 권의 연구19)에서와비슷한결과를보였다
.
법랑질 표면경도의 변화는 미세경도측정기를 이용하여 측정한결과 미백 처리군에서 모두 미백후에 표면경도가 낮아진것을 알 수 있었으며 노출시간이 길수록경도값
이 낮아짐을 확인할 수 있었다
. 6%
이상의hydrogen
peroxide
은 치아의 법랑질과 상아질의 미세 경도를 감소시키며
,
상아질세관을통해박테리아투과성을 증가시킬 수있다는보고와 일치하는 결과였으며20)Arwill
등21)은6
시간동안
hydrogen peroxide
에노출된법랑질에서그기질의변성과분해로인해이온의투과성이증가한다고보
고하였다
.
또한Nathanson
22)은 고농도의hydrogen
peroxide
은 법랑질과 상아질이 경도가 낮은 경우 치수로hydrogen peroxide
가 확산되어 치수독성을 야기할 수 있으므로 무분별한 사용은 바람직하지 못하다고 하였으며
Gerlach
등23)도 치은에 위해효과가있음을 보고하였다.
미백노출시간이길어짐에따라치아의경도가낮아져미백 후치아우식증에노출위험이높아질수있음으로미백후 법랑질의 재광화를 위한불소도포 등이 함께이루어져야 할것으로사료된다
.
법랑질 표면의 미세구조를 주사전자현미경을 이용하여 관찰한 결과대조군에서는 규칙적인 법랑질표면의 형태 가 계속 유지된반면 미백처리군에서는 노출 시간이길 수록 법랑질표면의 형태가 불규칙하며 외형이붕괴되는 양상을관찰할수있었으며법랑질표면조성에변화를보 이지 않은 결과를 얻은 권의연구19)와는 다른 결과를보 였으나
Perdigao
24), Josey
25)의 연구와는 상응하는 결과를 보였다.
또한
EDX
를 사용하여 법랑질 표면의 성분 분석을 시 행해본 결과 모든 군에서 미백후 경도와 표면의 형태가 변화되었고 치아의주요 구성원소인Ca, P
의 정량이전반적으로 감소되어 선행연구와 비슷한결과를 확인할수 있었다26,27)
.
따라서 본 실험에서 사용한
35% hydrogen peroxide
gel
은 적절한 시간 이상으로 장기 노출시킬 경우 법랑질표면의 미세구조적인 변화를야기할 수 있으므로 전문가 미백시 정확한노출시간을 준수할 필요가있으리라 생각 되며
,
환자의구강상태에따라노출시간이 적절히조절되어야할것으로사료된다
.
본 연구의 한계점으로는 구강내 환경을완벽히 재현할
수 없는
in vitro
실험으로 진행되었기 때문에 외인성 및내인성 치아변색들을 완벽하게 구현하지 못하였으나 미 백제의노출시간에따른안정성및생체적합성을평가할 수있는기초자료가 되리라생각되며 향후
in vitro
실험의 한계점을 보완한in vivo , in situ
연구를 통한 안정성평 가에관한연구가지속적으로진행되어야할것으로사료 된다.
요 약
본 연구는 전문가 미백제로 많이 사용되고 있는
35%
hydrogen peroxide
를사용하여인공적으로변색시킨 법랑질에노출시킨 후 법랑질의색
,
경도 및표면변화에 미치는영향을평가하여다음과같은결론을얻었다
.
1. 35% HP
미백처리군의 색조변화량(
∆E*)
은 시간의경과에 따라색조 변화를 보였으며 통계적으로도 유의한 차이를나타냈으며
NBS unit
로환산해본 결과30
분노출 군에서는appreciable
에해당이되며1
시간, 2
시간노출군에서 각각
much, very much
에 해당이되어임상적인의미를지니는것으로나타났다
(p < 0.05).
2.
법랑질 표면의 경도를 분석한 결과 대조군에서는3
주동안거의변화를보이지않은반면미백제노출군에서 는 법랑질 표면경도가 매우 낮게 나타났다
.
특히2
시간 노출군에서 각 주마다 큰 변화를보였으며 통계적으로도유의한차이를나타냈다
(P < 0.05).
3.
미백처리 전·후의 법랑질 표면에 대한 미세구조를 분석하기 위해 주사전자현미경을 이용하여 관찰한 결과 미백후노출시간이길수록법랑질표면의불규칙한표면 양상을 관찰할 수 있었으며EDX
를 사용하여 법랑질 표면의성분분석을시행해본결과모든군에서
Ca, P
의전반적인감소를볼수있었으나통계적으로는유의한차이 를보이지않았다
(P > 0.05).
이상의 결과를 종합해볼 때
35% HP
치아 미백은 미백노출시간이길어질수록법랑질표면에영향을미쳐술 후 치아의 시림이나 거칠어짐과 같은 부작용을 야기 할 수 있으므로 짧은 기간 동안 정확한 방법으로 전문가에 의하여시행되어야할것으로사료된다