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연세소식

[의료원 소식] 오염 막는 치과생체재료 개발 실마리 규명

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2021-05-17

오염 막는 치과생체재료 개발 실마리 규명

치대 최성환 교수(교정과학)



치대 최성환 교수(교정과학), 공과대학 화공생명공학과 홍진기 교수, 경희대 치대 치과교정학교실 안효원 교수, 공과대학 화공생명공학과 최우진 연구원 연구팀이 치과생체재료 표면을 오염시키는 바이오필름의 생성을 억제할 수 있는 실마리를 규명했다. 연구 결과는 최근 ‘ACS Nano(IF 14.588)’에 게재됐다.


바이오필름은 구강 내 국소적 질환뿐만 아니라 소화기관 및 심혈관계를 포함한 감염성 전신 질환의 원인으로 지목돼 왔다. 이에 따라 재료 표면을 기능화해 오염을 막는 방오(antifouling) 성능을 부여하는 시도들이 있었다. 그러나 폴리에틸렌글리콜 등 양성만을 가진 기존 고분자들은 침 안의 이온들에 의한 ‘전해질 효과(polyelectrolyte effect)’가 발휘돼 생체 환경에서는 기대한 만큼의 방오 효과가 나타나지 않았다.


이에 연구팀은 생체 환경에서 ‘반전해질 현상(anti-polyelectrolyte effect)’이 나타날 수 있도록 전기적으로 양성과 음성을 모두 가져 중성을 띄는 ‘양쪽성 이온 고분자(ZP)’ 모델을 설계해, 구강 환경에서 향상된 방오 성능을 검증했다.


침과 비슷한 환경인 이온 용액 내에서 반전해질 효과가 나타나면 치과생체재료 표면에 두꺼운 수화층(hydration shell)을 형성하게 된다. 이 수화층은 타액 단백질, 세균 및 진균이 달라붙는 것을 억제하고, 결국 세균성 바이오필름의 생성을 억제하는 방오 효과를 증대시킨다.


실제로 반전해질 효과(APE)가 발현되는 투명 교정 장치를 전임상실험(중동물의 교정 모델)에 적용한 결과 1주일간 대조군 대비 약 80% 억제된 균층 형성을 보였다.


최성환 교수는 “이번 연구는 구강 내 정상 세균총에 나쁜 영향을 주지 않으면서 세균성 바이오필름의 생성 및 부착을 억제할 수 있는 방오성을 가진 치과생체재료의 개발을 통해 구강 내 세균에 의한 구강질환 및 관련 감염성 전신 질환을 예방할 수 있는 초석을 다졌다는 점에서 의미가 크다.”고 말했다.

 

vol. 630
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