CCMS-HP를 사용한 과민성 치아의 치료

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-12

뜨거운 커피나 코코아가 편안함을 제공해 주기 보다는 과민성 치아에 예리한 통증을 유발하기도 한다. 이에 과학자들은 오랜 기간 동안 마모된 법랑질(enamel)을 재건하고 치아의 민감성을 감소시킬 수 있는 새로운 바이오물질을 개발하고 있으며, 개를 대상으로 한 실험결과를 ACS Nano지에 게재하였다. Chun-Pin Lin 등에 따르면, 치과 환자들이 겪는 가장 흔한 질병 중 하나가 민감성 치아(tooth sensitivity)라고 한다. 민감성 치아는 예리한 동통(sharp pain)을 야기할 뿐만 아니라, 가장 심각한 치과적 문제를 야기할 수도 있다. 민감성 치아는 치아의 법랑질이 분해되어 작고, 다공성의 상아세관이 노출됨으로써 발생하는데, 이때 뜨거운 것과 차가운 것에 대해 신경이 더욱 예민해지기 때문이다. 현재의 치료법은 특수한 치약을 사용하거나, 상아세관의 입구를 봉쇄하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 만들어진 봉쇄는 표면에 국한되며, 일상적인 양치질 및 저작에 의해 발생하는 마모를 오랫동안 견딜 수는 없다. 연구팀은 이런 상황을 해결할 수 있는 좀 더 내구성이 있는 방법을 찾고자 하였다. 연구팀은 칼슘 및 인이라고 불리는 치아의 기본 성분을 기반으로 한 새로운 페이스트(paste)를 개발하였다. 이 페이스트를 개의 치아에 대해 실험한 결과, 기존의 다른 치료법에 비해 노출된 상아세관을 좀 더 깊은 곳까지 침투하여 봉쇄하는 것으로 나타났다. 이 깊이가 손상된 법랑질을 치료하여 민감성 치아에 오랫동안 편안함을 제공해 주는 핵심이라고 연구팀은 밝혔다. [초록] 법랑질 혹은 백악질(cementum)의 손실은 상아세관(dentinal tubule)을 노출시키고, 치아 과민증(dentin hypersensitivity), 우식 및 치수 염증(pulp inflammation)과 같은 심각한 치과적 문제점의 위험성을 증가시킨다. 본 연구에서는 빠른 반응과 더욱 신뢰할 수 있는 생체적합성 바이오물질을 사용하고 있는데, 이 물질은 생체물질을 모방한 결정성 상아질 차단막을 형성함으로써 노출된 상아세관을 효과적으로 막을 수 있다. 이 바이오물질을 만들기 위해, 연구팀은 젤라틴 기반의 메조다공성 실리카 바이오물질(CaCO3@mesoporous silica, CCMS)을 사용하였다. 이 CCMS는 나노크기의 칼슘 탄산염 입자를 포함하고 있으며, 30% H3PO4와 혼합하여 칼슘/인의 몰 비율을 1:1로 조절하고(이하 CCMS-HP로 지칭) Ca2+와 PO43–/HPO42– 이온이 상아세관으로 침투하여 DCPD(dicalcium phosphate dehydrate), TCP(tricalcium phosphate) 혹은 HAp(hydroxyapatite) 결정을 형성한다. 이 결정들은 약 40 μm 깊이까지 형성된다. 깊이 측정을 위해 sub-μ-CT 및 nano-SEM/EDS를 이용하였다. 인 비트로 생체적합성 실험(WST-1 및 lactate dehydrogenase) 및 ALP assays를 이용한 실험 결과, 높은 세포 생존율과 광화(mineralization) 능력을 보여주었으며, CCMS-HP로 처리한 트렌스웰 상아질 디스크 모델(transwell dentin disc model)에서 실험이 진행되었다. 동물 모델에서의 바이오물질에 대한 생체적합성 및 생체 내 효능평가(in vivo efficacy)에서, 상당한 결정 성장(DCPD, TCP or HAp-like)이 확인되었으며, 70일 후에도 치수 자극이 나타나지 않았다(p < 0.05). 개발된 CCMS-HP는 상아세관 내에 생체모방형 결정을 성장시켜 노출된 상아질을 치료하기에 적합한 성질을 보여주었다. 본 연구에서 메조다공성 실리카 바이오물질이 치아의 경조직을 치유하거나 재생하는데 필요한 촉매 및 운반체 역할을 모두 수행하는데 큰 도움이 될 것이라고 소개하고 있다. 그림 1> 상아세관에서 성장하는 생체모방형 결정 그림 2> CaCO3@mesoporous silicate (CCMS)를 합성하는 방법 및 노출된 상아질 표면에 적용되는 CCMS-HP (인산과 혼합된 CCMS)의 메커니즘을 나타내는 그림. 상아내관 내에 through DCPD, TCP or HAp-유사 결정이 성장되어 상아질-치수 복합체를 보호한다. 그림 3> CCMS-HP로 처리한 상아세관의 결정화. (a) μCT의 자료를 이용한 3차원적 재구성. (b) 상아세관 내에 형성된 결정을 보여주는 3차원 영상. (c) CCMS-HP를 사용한 후에 상아질 디스크의 표면 영상. 상아세관이 CCMS-HP 침착물로 완전히 폐쇄되어 있다. (d) 표층부 및 (e) 심부에서의 폐쇄된 상아세관을 보여주는 영상. 화살표는 관주상아질(peritubular dentin)을 가리키고 * 표는 관간상아질(intertubular dentin)을 가리킨다. (f) pH 6.0 ∼ 7.0에서 CCMS-HP (Ca/P molar ratio = 0.5/1)는 참착물(◆)이 상아질 표면에서만 관찰되며, 상아세관(Dt) 내로 깊이 침투하지 못한 것으로 나타나고 있다. 원문정보: A Mesoporous Silica Biomaterial for Dental Biomimetic Crystallization ACS Nano, 2014, 8 (12), pp 12502–12513. DOI: 10.1021/nn5053487 1-crystal.gif 2-tooth.jpg 3-tubule.jpg http://phys.org/news/2015-01-potential-long-lasting-treatment-sensitive-teeth.html