치아의 강도에 더 가까운 지르코늄 첨가 티타늄 합금의 임상 안전성을 입증한 연구결과가 나와 눈길을 끈다. 뼈에는 더 부드러우면서 강도도 높아 다양한 임플란트 케이스에서 효과적으로 활용될 수 있다는 설명이다.

한림대학교성심병원 치과의 양병은·변수환·박상윤 교수팀과 UCLA 치대, 분당서울대병원이 공동으로 새로운 ‘티타늄 기반 합금(Ti–Nb–Zr·이하 TNZ)’으로 만든 치과용 임플란트에 대한 임상시험 결과를 ‘Journal of Functional Biomaterials(IF 5.2)’ 최근호에 게재했다.

연구팀은 무작위배정 방식으로 80명의 환자를 두 그룹으로 나눠 기존 순수 티타늄 임플란트 또는 새로운 TNZ 임플란트를 각각 식립한 뒤 1년 동안 경과를 관찰했다.

연구결과 모든 환자에서 임플란트가 성공적으로 자리 잡았으며, 어떤 부작용이나 실패 사례도 없었다. 특히 TNZ 합금은 기계적 실험에서 기존 티타늄보다 인장강도(1140 MPa 이상)와 피로 수명(약 100만 회 이상)이 훨씬 뛰어났고, 탄성계수는 더 낮았다. 이는 뼈에 더 잘 맞는 유연성을 갖추며 환자의 잇몸 건강과 주변 뼈 변화에 있어서도 기존 임플란트보다 동등하거나 우수하다는 것을 의미한다고 연구팀은 설명했다.

기존 순수 티타늄은 뼈보다 훨씬 강해 장기적으로 ‘응력 차폐(stress shielding)’ 현상이 발생, 임플란트가 뼈가 받아야 할 힘을 대신 받으며 뼈가 점점 약해지고 흡수되는 문제가 생긴다.

TNZ는 이를 해결하기 위해 니오븀(Nb)과 지르코늄(Zr)을 첨가한 ‘β형 티타늄 합금’으로, 뼈의 탄성계수(약 20~30 GPa)에 더 가까운 약 60~70 GPa 수준의 유연성을 가지면서도, 기계적 강도는 높다. 지금까지는 주로 정형외과용 삽입물에 국한됐지만 이번에 처음으로 치과용 임플란트에 적용됐다.

Nb는 정형외과용 금속재료로도 널리 사용되고 있으며, 세포독성이 없고 알레르기 유발 사례도 드물다. 이번 임상에서도 TNZ 합금으로 인한 부작용은 전혀 없었다.

아직 상용화되지 않아 시술 비용을 가늠하긴 이르지만, Nb와 Zr이 귀금속은 아니다. 초기 생산 비용은 다소 높을 수 있으나, 대량 생산이 이뤄지면 기존 고급형 임플란트 수준의 가격대로 조정될 가능성이 있다고 연구팀은 예상했다.

연구팀은 “TNZ 합금은 기존의 임플란트를 완전히 대체하려는 것이 아니라 턱뼈가 좁아 얇은 임플란트가 필요한 경우 적합하고, 이갈이나 강한 교합력이 있는 환자에게 높은 강도와 피로저항성 등의 도움을 주며 더 나은 선택지를 제공할 수 있다는 점에서 의미가 있다”며 “TNZ의 낮은 강직성은 장기적으로 뼈 흡수를 줄이는 데도 긍정적인 영향을 줄 가능성이 있다. TNZ는 보다 강하면서도 뼈에 더 친화적인 차세대 임플란트로 주목할 만 하다”고 말했다.