한국생체모방치의학회

에나멜처럼 보이는 것과,
에나멜처럼 공존하는 것은 다르다
— 전치부 비니어 재료의 생체모방 역설 —

생체모방치의학(Biomimetic Dentistry)의 핵심 명제는 단순하다.
"자연치아가 하는 방식을 따르라."
그런데 전치부 비니어를 선택할 때 우리는 이 명제를 어떻게 적용하고 있는가?

오랫동안 feldspathic porcelain은 전치부 심미 수복의 표준 재료로 여겨져 왔다.
에나멜과 가장 유사한 투명도(translucency parameter, TP 약 17~20), 빛의 산란과 투과가 만들어내는 생동감 있는 opalescence.
이것이 "에나멜을 광학적으로 가장 잘 모방하는 재료"로 feldspathic을 지목해온 근거다.

그런데 여기에 불편한 질문이 하나 있다.
"에나멜처럼 보이는 재료가, 에나멜처럼 주변 조직과 공존하고 있는가?"

이 칼럼은 그 질문에 답하기 위해 재료의 표면 물성과 잇몸 생체적합성 데이터를 따라간다.
그 과정에서 우리가 "생체모방"이라고 부르는 것의 범위를 다시 생각하게 될 것이다.

1. 생체모방의 두 축 — 광학적 모방 vs 생물학적 공존
자연 에나멜은 두 가지 탁월한 특성을 동시에 갖는다.
하나는 광학적 특성이다. TP 약 18~22의 translucency, 빛이 내부에서 산란되며 만들어내는 살아있는 느낌, 각도에 따라 달라지는 opalescence. 이것이 자연치아 특유의 "깊이감"을 만든다.
다른 하나는 생물학적 특성이다. 에나멜 표면은 타액 단백질(pellicle)과 상호작용하고, 잇몸 상피 및 결합조직이 치아-잇몸 계면(dento-gingival junction)에서 안정적으로 부착한다. 플라크가 부착해도 에나멜 본래의 표면 경도와 낮은 거칠기가 세균 집락화를 억제하는 구조적 저항성을 제공한다.

생체모방치의학이 두 가지 모두를 지향해야 한다면, 우리는 비니어 재료를 선택할 때 두 축을 동시에 평가해야 한다.
Feldspathic porcelain은 에나멜 TP 범위(18~22)에 가장 근접하며, e.max LT가 그 뒤를 잇는다.
지르코니아 계열은 Y 함량에 따라 TP가 크게 달라지며, 마스킹 목적의 3Y+opaque 처리는 에나멜과 광학적으로 가장 멀다. 광학적 생체모방의 측면에서 feldspathic이 우위라는 것은 부정하기 어렵다.

2. 역설의 등장 — 표면 처리 후 잇몸과의 관계
그런데 임상에서 feldspathic 비니어는 반드시 glazing 처리를 거쳐 구강 내에 장착된다. 여기서 문제가 시작된다.
재료의 생체적합성을 결정하는 핵심 변수는 표면 거칠기(Ra)다. Ra가 0.2μm을 초과하면 세균 부착, 플라크 형성, 잇몸 염증이 유의미하게 증가한다는 것은 확립된 사실이다(¹). 이 기준으로 세 가지 임상 조건을 비교해보자.

초기 Ra 비교 — glazed feldspathic, glazed e.max, high-polished zirconia
초기 수치만 보아도 이미 역설이 드러난다. 에나멜을 가장 잘 닮은 재료인 glazed feldspathic의 Ra(~0.35μm)는 임상 허용 기준(0.2μm)을 이미 초과한다. 반면 광학적으로 에나멜과 가장 먼 high-polished zirconia의 Ra(~0.02μm)는 기준치의 10분의 1 수준이다(²).

3. 시간이 지나면 — 구강 내 표면 변화의 궤적
더 심각한 문제는 장기적 거동이다.
Glazing된 feldspathic은 교합력, 식이 산(dietary acid), 칫솔질의 삼중 마모에 노출된다. Glaze 층이 소실된 후 노출되는 feldspathic 본체는 표면 경도가 낮아 Ra가 계속 상승한다.
반면 e.max(리튬디실리케이트)는 glaze가 마모되어도 본체의 결정 구조가 일정 수준의 Ra를 유지하는 "자기제한적(self-limiting) 마모 거동"을 보인다(³).
High-polished zirconia는 본체의 경도(Vickers ~1200 HV)가 매우 높아 Ra 변화가 거의 없다.

5년 시점에서 glazed feldspathic의 예상 Ra는 1.2μm를 상회한다. 이 수준은 임상 허용 기준의 6배에 달하며, 잇몸 염증·플라크 축적·세균 부착이 구조적으로 심화되는 표면 상태다.

4. 세포 수준에서 — HGF 반응과 염증 지표
세포 반응 데이터는 이 역설을 더 직접적으로 보여준다. 인간 치은 섬유아세포(Human Gingival Fibroblast, HGF)를 각 재료 표면에 배양한 연구들을 종합하면 다음과 같다.

재료별 HGF 반응 및 생체적합성 종합 평가
주목할 점은 e.max(리튬디실리케이트)의 위치다. HGF 배양 실험에서 리튬디실리케이트 표면의 세포는 지르코니아 대비 TNFα(염증 지표) 발현이 유의미하게 낮았으며(⁴), 세포 부착(adhesion)에서도 우수한 결과를 보였다. Glazed e.max는 광학적 생체모방(높은 투명도)과 생물학적 공존(양호한 HGF 반응, 낮은 Ra) 두 가지를 동시에 일정 수준 이상 달성하는 재료다.

5. 재료 선택의 실제
지금까지의 데이터를 종합하면, "어떤 재료가 가장 좋은가"라는 단선적 질문보다
"어떤 임상 상황에서 무엇이 적합한가"라는 맥락적 판단이 필요하다.

** 결론 — 생체모방의 범위를 확장해야 할 때
이 칼럼의 논지를 한 문장으로 압축하면 이렇다.
"에나멜처럼 보이는 것은 생체모방의 시작이지, 끝이 아니다."

오늘의 핵심 논지를 한눈에 정리한다.
재료 광학적 생체모방 (TP) 생물학적 공존 (Ra, HGF) 장기 표면 안정성
Glazed Feldspathic ★★★★★ ★★ ★
Glazed e.max (LDS) ★★★★ ★★★★ ★★★★
High-polished Zirconia ★★★ ★★★★★ ★★★★★

Feldspathic porcelain은 에나멜의 광학적 거동을 가장 잘 모방하는 재료임이 분명하다. 그러나 글레이징된 상태로 구강 내에 장착되는 순간, 그 재료는 임상 허용 기준을 초과하는 Ra로 잇몸 조직과 접하게 된다. 그리고 시간이 지날수록 그 격차는 벌어진다.
진정한 생체모방은 에나멜의 투명도를 재현하는 것 이상을 요구한다. 수복물의 표면이 잇몸 상피 및 결합조직과 어떻게 공존하는가, 플라크와 세균에 어떤 저항성을 보이는가, 10년 후에도 그 계면이 건강하게 유지되는가. 이 모든 것이 생체모방치의학이 답해야 할 질문이다.

재료 선택은 환자의 지대치 상태, 잇몸 건강 수준, 심미적 기대치에 따라 달라진다.
그러나 그 선택의 기준에 "표면이 살아있는 조직과 어떻게 공존하는가"라는 질문이 반드시 포함되어야 한다는 것이 이 칼럼의 결론이다.

참고문헌
1. Quirynen M, Bollen CM. The influence of surface roughness and surface-free energy on supra- and subgingival plaque formation in man. J Clin Periodontol. 1995;22(1):1–14.
2. Sarac D, et al. The effects of porcelain polishing systems on the color and surface texture of feldspathic porcelain. J Prosthet Dent. 2006;96(2):122–128.
3. Zhang S, et al. Effects of surface roughness on the time-dependent wear performance of lithium disilicate glass ceramic. J Mech Behav Biomed Mater. 2021;122:104641.
4. Jung S, Moser MM, Kleinheinz J, Happe A. Biocompatibility of lithium disilicate and zirconium oxide ceramics with different surface topographies for dental implant abutments. Int J Mol Sci. 2021;22(14):7700.
5. Tetè S, et al. Proliferation and adhesion capability of human gingival fibroblasts onto zirconia, lithium disilicate and feldspathic veneering ceramic in vitro. Dent Mater J. 2014;33(1):7–15.
6. Lawson NC, et al. Wear of enamel opposing zirconia and lithium disilicate after adjustment, polishing and glazing. J Dent. 2014;42(12):1586–1591.
7. Yang et al. Surface properties, biocompatibility, and bacterial adherence of four zirconia variants for aesthetic zone abutments. J Esthet Restor Dent. 2025.
8. Fradeani M, et al. Porcelain laminate veneers: 6- to 12-year clinical evaluation — a retrospective study. Int J Periodontics Restorative Dent. 2005;25(1):9–17.
9. Özcan M, Bernasconi M. Adhesion to zirconia used for dental restorations: a systematic review and meta-analysis. J Adhes Dent. 2015;17(1):7–26.
10. Compendium of Continuing Education in Dentistry. Zirconia: the material, its evolution, and composition. 2018.

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에나멜처럼 보이는 것과, 에나멜처럼 공존하는 것은 다르다