자연계에서 발견되는 화합물 또는 물질로, 천연 소재 추출물에 대한 관심이 높아지고 있다. 이런 천연추출물은 기능에 따라 다양한 용도와 목적으로 사용되며, 제품 및 식품 등으로 생산되기도 한다. 천연 소재의 물질은 한의학 이외 미용, 식품 등의 분야에서 관심을 가지고 연구하고 있으며, 치과계에서도 천연 소재를 활용하여 특정 구강질병의 예방 및 치료에 적절히 사용하기 위한 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 구강에 천연추출물을 적용하여 균의 변화와 항균작용활성 촉진을 플라즈마를 활용하여 연구한 강원대학교 치위생학과 남설희 교수의 연구 ‘콜드 플라즈마를 이용한 구척(Cibotium barometz J. Smith) 천연추출물의 항균 활성 촉진 평가’를 소개하고자 한다.
평균수명의 증가는 삶의 질에 대한 관심을 갖게 하였으며, 그중에서도 식생활과 밀접한 관련이 있는 구강건강에 대한 관심은 급속도로 높아지고 있다. 구강건강을 효과적으로 관리하기 위해서는 구강질환의 발생 요인을 파악하여 구강건강관리를 효과적으로 수행해야 한다.
구강의 대표적인 질환인 치아우식증은 치태 내 세균, 음식물, 타액의 상호작용에 의해 유발되는 다인성 질환으로 치아 파괴를 동반한 감염성 질환으로 구강 내의 다양한 미생물 중에서 Streptococcus mutans(S. mutans)와 같은 mutans streptococci가 주요 원인균으로 치면세균막에 축적된 산이 치질을 탈회하여 발생한다. 예방을 위한 방법으로 칫솔질이 추천되고 있으나 치아의 깊은 소와나 열구와 같은 해부학적 구조 특성상 칫솔모의 접근이 어려운 한계가 있다.
구강의 대표적인 질환인 치아우식증은 치태 내 세균, 음식물, 타액의 상호작용에 의해 유발되는 다인성 질환으로 치아 파괴를 동반한 감염성 질환으로 구강 내의 다양한 미생물 중에서 Streptococcus mutans(S. mutans)와 같은 mutans streptococci가 주요 원인균으로 치면세균막에 축적된 산이 치질을 탈회하여 발생한다. 예방을 위한 방법으로 칫솔질이 추천되고 있으나 치아의 깊은 소와나 열구와 같은 해부학적 구조 특성상 칫솔모의 접근이 어려운 한계가 있다.
연구를 통하여 구강질환에 항균작용을 보이는 물질의 전달, 촉진 역할을 위한 콜드 플라즈마를 적용하여 치아우식증의 주 원인균인 S. mutans에 천연 소재 기반의 물질인 구척 추출물과 콜드 플라즈마의 병용 처리에 의한 항균효과를 확인하고 콜드 플라즈마의 노출에 의한 약재의 침투를 증가시켜 항우식 작용을 평가했다.
천연 소재 기반의 구척(Cibotium barometz J. Smith)은 다년생 양치식물로 약재의 모양이 개의 척추와 비슷하고 황금색의 털이 달려있으며, 아시아의 전통 약초로 신경 재생 및 뼈에 대한 항염 효과를 포함한 여러 생물학적 활성이 있는 것으로 보고되고 있다. 구척을 이용한 항산화 및 항염 효과, 발치 후 지혈, 신경세포의 재생 및 회복, 파골세포 형성 억제 등의 활성 연구가 이루어지고 있다.
콜드 플라즈마는 물질의 네 번째 상태로 전자, 이온, 하전 입자, 전기장 및 자기장으로 구성된다. 전자 및 이온과 같은 전하를 띤 입자의 운동은 전기장과 자기장을 모두 생성할 수 있다. 콜드 플라즈마 소스는 열 손상 없이 생체 조직에 적용할 수 있기 때문에 치료 응용 분야에 장점을 가지고 있으며, 활용 분야도 다양하게 접근되고 있다. 콜드 플라즈마의 이러한 특성을 활용하여 바이오 응용에 많은 관심이 대두되고 있으며, 플라즈마 연구의 대부분은 살균, 치아미백, 지혈, 상처치유, 세포활성, 암 치료 등 의생명 분야에 적용되고 있다. 이처럼 콜드 플라즈마의 우수한 효능뿐만 아니라 조직학적 안전성 연구에 관한 연구도 보고됨에 따라 인체 친화적인 에너지원임을 증명한 바 있다.
연구에 사용된 플라즈마 장치는 40℃ 이하의 콜드 플라즈마를 발생시킬 수 있는 핸디 타입형태의 장치로 장치 내부에 peak to peak 5kV의 전압을 발생시킬 수 있는 고전압 회로가 장착되어 있다. 고순도(99.999%) 아르곤 가스가 1 slm(Standard liter per minute) 의 유량으로 장비 뒤쪽 호스를 통해 유입되며 장비와 연결된 DC Power supply를 통해 12V의 DC 전압이 플라즈마 장치로 인가되며 고전압회로에서 peak to peak 5kV의 고전압으로 출력되어 플라즈마 발생 소스의 전극에 인가된다.
연구에 사용된 콜드 플라즈마는 플라즈마 메디신의 선두 주자인 ㈜피글(대표 김규천)의 플라즈마를 이용하였으며, ㈜피글은 특허기술인 ‘노존 콜드 플라즈마(Nozone Cold Plasma®)’ 개발을 통해 일반적인 플라즈마 발생 때 생성될 수 있는 유해 물질들을 원천적으로 억제하는 데 성공한 세계 유일의 기업으로 통한다.
구척와 70% 에탄올을 혼합하고 60℃에서 24시간 동안 진탕 처리하여 여과한 뒤 농축하고 ,농축된 추출물은 분말로 획득하였다. 한국생명공학연구원 생물자원센터에서 분양받은 S. mutans(KCTC 3065)에 대해 구척 추출물 단독 처리와 침투 효과를 극대화하기 위하여 콜드 플라즈마 병용 시 항균 효과를 확인하기 위하여 집락형성단위(colony-forming units; CFUs)를 측정했다.
연구 결과, 구척 추출물의 농도가 증가할수록 높은 사멸률을 보였으며, 구척 추출물 단독 적용보다 콜드 플라즈마 병용 처리 시 항균 활성을 촉진 시키는 것으로 나타났다. 콜드 플라즈마 적용은 구척 추출물의 침투를 안전하고 효과적으로 향상시켜 치아우식증 발생을 억제하고 균을 사멸하는 효과가 뛰어나 구강건강증진 도모에 탁월한 것으로 여겨진다.
콜드 플라즈마는 천연 약재의 전달 효율을 증가시켜 침투할 수 있도록 촉진 시켜주며, 우수한 항균효과를 가진 안전한 구강의료기기로 자리 잡을 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 콜드 플라즈마는 진동이 없어 환자가 느끼는 감각이 거의 없어 불안하거나 두려워하는 환자에게 유용할 수 있다. 이는 치과 공포를 극복할 수 있을 뿐만 아니라 치아우식 호발 부위인 좁고 깊은 치아구조에 따른 접근의 한계를 개선할 수 있다. 천연추출물과 콜드 플라즈마를 병용 처리에 의한 침투, 전달의 효율을 극대화시켜 치아우식으로부터 건강한 구강환경 유지가 가능할 것이다.
플라즈마가 높은 조직 침투력의 장점을 가진 새로운 의료 기술로 피부재생 분야에도 중요한 기초 연구 결과를 밝힌 바 있다. 레이저나 방사선치료에 비해 조직으로 손상이 적고, 치료 시간이 짧으며 치료에 따른 통증 등의 부작용이 적어 향후 다양한 분야에서 사용될 수 있을 것으로 전망되고 있으며, 플라즈마의 활용한 의료기기 장비 제작을 위한 중요한 사업으로 인식되고 있다.
콜드 플라즈마를 세균에 적용하였을 때 플라즈마는 자유라디칼을 활용하여 세균 벽을 붕괴함으로써 유해한 미생물을 파괴하고, 치아표면의 변화 없이 병원균을 감소시키기 때문에 안전한 항균 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 구척추출물뿐만 아니라 콜드 플라즈마의 적용은 새로운 개념의 치아우식증 치료 및 예방을 위한 실용적인 기술로 천연추출물과 플라즈마 의료기기 연구 기반 확립 및 활성화를 도모할 수 있을 것이다.
*이 요약문은 2022년 27권 4호 한국자기학회지에 실린 “Evaluation of the Promotion for Antibacterial Activity on Cibotium barometz J. Smith with Low-Temperature Plasma from Electric Currents and Magnetic Fields” 논문을 대한치과위생사협회 이수정 학술위원이 요약한 글입니다. 요약문에서 소개한 논문 저자인 남설희 교수는 해당 연구를 토대로 천연물질인 구척에 대한 지식재산권 특허(출원번호 10-2021-01399930)를 출원하였습니다.
저작권자 © 치위협보 무단전재 및 재배포 금지
