텍사스 대학교 달라스(UT Dallas) 연구진이 치과의사들이 하루 만에 영구적인 3D 프린팅 지르코니아 보철물을 제작할 수 있게 해주는 기술을 개발했다. 지르코니아는, 잘 모르는 사람들을 위해 설명하자면, 영구 치아 치료의 최고 표준 재료로, 강도와 내구성으로 유명하다. 솔직히 말해서, 수년간 인간의 씹는 힘을 견뎌야 하는 물건에 원하는 바로 그 특성이다.

국립과학재단(NSF)의 재정 지원을 받는 이 팀은 현재 이 기술을 크라운, 브리지, 비니어 및 기타 치아 보철물에 상용화하기 위해 노력하고 있다. 치과 의자에 앉아 자판기처럼 치아를 주문 제작하는 것보다 '미래는 지금'을 더 잘 보여주는 건 없으니까.

"우리는 체어사이드 3D 프린팅, 전체 세라믹 지르코니아 영구 치아 보철물의 상용화를 진전시키게 되어 기쁩니다"라고 에릭 존슨 공과대학 기계공학과 교수인 마지드 미나리 박사가 말했다. "크라운을 같은 날 각 환자에 맞게 맞춤 인쇄할 수 있기 때문에, 이 접근 방식은 더 큰 개인화, 더 빠른 치료, 그리고 단 한 번의 방문으로 영구 보철물을 받는 편의를 제공합니다."

이제 당신은 이렇게 생각할지도 모른다: '우리는 이미 당일 크라운이 있지 않나?' 그리고 그렇다, 일부 진료소에서는 당일 지르코니아 크라운을 제공한다. 하지만 그것은 3D 프린팅이 아니라 밀링(milling)으로 만든다. 밀링은 고체 지르코니아 블록에서 보철물을 조각하는 것으로, 설계 복잡성을 제한하고 과정 중 미세 균열의 위험이 있다. 한편, 기존의 3D 프린팅 크라운은 지르코니아의 강도가 부족한 세라믹 수지로 만들어진다. 그래서 절충이 필요했다: 빠르고 약하거나, 강하고 느리거나. 지금까지는.

지르코니아 3D 프린팅의 문제는 탈지(debinding) 단계였다. 지르코니아 입자를 함께 고정하는 수지를 제거하는 느린 가열 과정이다. 전통적으로 이 과정은 20~100시간이 걸리는데, 점심시간 치과 예약에는 너무 길다. 속도를 높이면 폴리머가 가스로 연소되는데, 그 가스가 빠져나갈 수 없으면 크라운이 갈라진다. 미나리 박사의 말처럼: "탈지가 공정의 병목이었습니다."

UT 달라스 팀의 해결책? 개선된 열 전달과 화씨 2,550도 이상의 온도에 도달할 수 있는 다공성 흑연 펠트를 결합한 시스템이다. 펠트가 인쇄된 보철물을 감싸서 가스가 빠져나갈 길을 만들어 주고, 진공 시스템이 그 가스를 빨아들인다. 이로써 탈지 시간이 30분 미만으로 단축되어, 당일 영구 3D 프린팅 보철물이 현실이 될 수 있다.

"우리 기술을 사용하면, 의사가 체어사이드에서 3D 프린팅 지르코니아 크라운을 제공하고자 한다면, 단 몇 시간 만에 환자에게 제공할 수 있습니다"라고 미나리는 말했다. 몇 주를 기다리는 것보다 대기실에서 몇 시간 넷플릭스를 보는 게 더 낫지 않나?

팀은 현재 NSF의 혁신 파트너십—기술 이전 프로젝트를 통해 55만 달러의 보조금(보조금 번호 2431684)을 받아 Pan-AM Dental Laboratory와 협력하여 이 기술을 상용화하고 있다. 또한 미시간주 그랜드레지에 있는 3DCeram Sinto Inc.와 텍사스주 알링턴의 보철 전문의이자 텍사스 A&M 대학교 치과대학 전 부교수인 아미랄리 잔디네자드 박사와도 협력하고 있다.

저널 Ceramics International에 게재된 이 연구는 임상 검증과 규제 승인을 거쳐야 지역 치과에 도입될 수 있다. 하지만 그렇게 되면, '크라운이 필요해'라는 말이 몇 주간의 임시 치아와 여러 번의 방문을 의미하지 않는 미래를 기대할 수 있다. 진보는 아름답다. 그리고 훨씬 더 편리해질 것이다.