충치 치료 시 치아 재생 효과 높일 재료 개발

치대 최성환 교수(교정과학), 권재성 교수(치과생체재료공학), 공대 화공생명공학과 홍진기 교수 연구팀

치대 최성환 교수(교정과학), 권재성 교수(치과생체재료공학), 공대 화공생명공학과 홍진기 교수 연구팀이 충치 치료 시 치아의 재생 능력을 높일 수 있는 재료를 개발했다. 연구는 최근 ‘Bioactive Materials(IF 14.593)’에 게재됐다.

충치로 손상된 치아의 치료를 위해 ‘폴리알케노에이트 시멘트(PAC)’라 불리는 재료를 활용한다. 연구팀은 기존의 PAC보다 더 다양하고 이로운 이온들(특히 칼슘, 인, 스트론튬)의 방출량을 높인 재료를 개발하고자 했다. 이에 mZM(다가 양극성 네트워크 개질제)을 적용한 zPAC(zwitterionic PAC)을 개발하는 데 성공했다.

PAC의 주된 구성물은 이산화규소(SiO2)로 망상 네트워크를 구성한 실리카 유리다. 망상 네트워크 안에서 비가교 산소/가교 산소 비율이 증가하면 충분한 이온이 방출될 수 있는 환경이 조성된다. 현재까지는 단순히 양전하(+)만을 가진 금속 이온만을 활용해 왔으나 이는 비가교 산소/가교 산소 비율을 증가시키는 효율이 낮았다. 또한 PAC 표면이 세균성 바이오필름으로 오염되는 경우 이온 방출 자체가 차단되는 현상도 관찰됐다.

새롭게 개발한 zPAC은 양전하(+)와 음전하(-) 모두를 가진 양극성 이온을 사용해 비가교 산소/가교 산소의 비율을 높였다. 양극성 이온이 지닌 표면 수막 형성능을 이용해 PAC 표면 바이오필름의 생성도 억제했다.

생체를 모사한 환경에서, 개발된 zPAC은 기존의 PAC에서는 거의 방출되지 않았던 칼슘과 인을 포함한 다양한 이온의 방출을 증가시켰으며 치아 경조직의 대부분을 이루는 ‘하이드록시아파타이트’ 무기물의 PAC 표면 침착을 약 74% 증가시키는 것으로 나타났다. 성견을 이용한 중대형 동물 모델에서도 zPAC을 충전한 치아에서 경조직 침착을 확인할 수 있었고, zPAC 표면의 세균성 바이오필름의 부착 또한 약 68% 감소하는 것으로 나타났다.