[학술] 항균 특성과 재광화 효과가 우수한 치과재료의 개발

치과재료는 치아의 기능을 보완하는 역할을 하지만, 이차 우식과 같은 구강 질환의 원인이 될 수 있다.

이를 예방하기 위한 치과재료의 응용은 두 가지의 중요한 관점으로 나누어질 수 있다. 한 가지는, 항균 특성을 갖는 것이고, 다른 한 가지는 재광화 효과를 지니는 것이다. 치아우식증은 원인균으로 알려진 Streptococcus mutans(S.mutans)가 치아 표면에 부착, 증식하며 당 대사를 통하여 젖산을 생성하여 낮은 pH를 형성하고 치아에서 칼슘을 유리시켜 치아 표면을 탈회해 생기는 병소이다. 재광화 과정은 치아우식의 자연적인 회복 과정으로 타액에 있는 칼슘과 인산 이온의 공급으로 이루어진다. 칼슘과 인산 이온의 공급은 법랑질을 구성하는 무기질 성장을 촉진해 재광화에 영향을 준다.

복합레진은 두 가지 이상의 재료를 복합하여 물리적 성질을 강화한 것으로 치의학에서 수복 재료로 사용되는 합성수지의 일종이다. 복합레진에 대한 관심이 증가하며 많은 발전을 이루었음에도 치태 침착 및 세균 부착에 의한 이차우식의 발생은 여전히 문제점으로 지적되고 있다. 단순한 수복재로서의 기능 뿐 아니라 주변 치질에 대한 항우식 효과를 기대하기 위해서는 탈회 초기에 치질을 재광화하거나 치질이나 수복재에 세균의 부착을 억제하여 탈회를 방해하는 기능을 가지는 복합레진의 개발이 필요한 실정이다.

필자는 한국연구재단의 신진연구과제인 ‘인산염계 유리를 함유한 생체활성 치과재료의 바이오필름 생성 억제 연구’를 수행하고 있으며, 수행한 연구과제를 중심으로 항균 특성과 재광화 효과가 우수한 치과재료 개발의 근거를 제공하였다.

본 연구에서는 항균 효과와 재광화 능력을 증가시키기 위해 인산염계 유리를 사용하였다. 복합 레진에 인산염계 유리를 무게별로 첨가하여 연구를 수행하였다. 그 결과, 경도, 굴곡 강도 및 탄성 계수, 세포 생존율을 유지하면서도 S. mutnas 뿐만 아니라 바이오필름에 대한 항균 효과가 우수함을 확인할 수 있었다. 바이오필름의 생성을 예방하는 것이 치과재료 개발에 있어 주요한 화두로 주목받고 있어 바이오필름 모델을 활용한 임상적 항균력 평가를 구축하였다. 또한, 탈회가 생긴 치아 표면에 칼슘과 인산 이온이 방출하여 탈회가 일어난 부위의 재광화 효과를 유도할 수 있었다.

본 연구에서 다양한 치과재료에 새로운 물질의 적용 가능성을 탐색하고 발굴된 후보 물질이 치과재료에 미치는 물성, 단일 세균에 대한 항균력, 재광화 능력을 평가하였다. 개발된 치과재료의 실제 활용화를 위해 생물학적 안전성 평가는 물론 바이오필름 시뮬레이션 모델을 기반으로 한 항균력 평가와 장기간 평가를 수행하였다. 이는 구강 내 세균에 의한 구강질환을 예방할 수 있는 초석을 다졌다는 점에서 의미가 있다고 사료된다.

본 연구를 통해 도출한 결과는 성분 조정에 따라 치면열구전색재, 의치상용 레진, 치과 교정용 레진, 광중합형 불소 바니쉬와 같은 다양한 폴리머에도 적용 가능할 것으로 기대되며, 궁극적으로 치아우식증과 같은 구강 질환 예방에 기여할 것으로 기대된다.

참고문헌
- Lee, MJ., Kim, MJ., Mangal, U. et al. Zinc-modified phosphate-based glass micro-filler improves Candida albicans resistance of auto-polymerized acrylic resin without altering mechanical performance. Sci. Rep. 2022, 12, 1-10.
- Lee, MJ., Seo, YB., Seo, JY. et al. Development of a bioactive flowable resin composite containing a zinc-doped phosphate-based glass. Nanomaterials. 2020, 10, 1-12.

이명진 교수(백석대학교 치위생학과) 다른기사 보기