치과생체재료 표면 오염시키는 ‘바이오필름’ 생성 억제 실마리 밝혀져

연세대·경희대 연구팀 “반전해질 효과 활용…‘방오’ 효과 고분자 개발”
“구강 내 세균에 의한 구강질환·감염성 전신 질환 예방 가능성 커져”

(왼쪽부터)최성환 연세대 치과대학 교정과학교실 교수, 홍진기 화공생명공학과 홍진기 교수, 안효원 경희대 치과대학 치과교정학교실 교수 그리고 최우진 연세대 공과대학 화공생명공학과 연구원. 뉴스1

치아의 기능을 보완하는 역할을 하는 치과생체재료의 표면을 오염시키는 바이오필름(biofilm)의 생성을 억제할 수 있는 실마리가 국내 의료진에 의해 밝혀졌다.

이에 따라 치과생체재료의 오염으로 발생할 수 있는 치주질환은 물론 전신 질환의 발생을 차단할 수 있는 가능성이 높아졌다.

연세대학교 치과대학 교정과학교실 최성환 교수, 화공생명공학과 홍진기 교수‧최우진 연구원,  경희대 치과대학 치과교정학교실 안효원 교수 연구팀이 치과생체재료 표면을 오염시키는 바이오필름 생성을 억제할 수 있는 실마리를 규명했다고 14일 세브란스병원은 밝혔다. 

바이오필름은 구강 속 세균이 응집해 생기는 일종의 세균막으로, 타액 단백질과 여러 구강 내 국소적 질환뿐 아니라 감염성 전신 질환을 일으키기 때문에 바이오필름 생성을 예방하는 것이 치과생체재료 개발의 주요 화두로 주목돼 왔다.

이에 따라 그간 재료 표면을 기능화해 오염을 막는 방오(antifouling) 성능을 부여하는 시도들이 있었지만, 폴리에틸렌글리콜 등 양성만을 가진 기존 고분자들은 침 안의 이온들에 의한 ‘전해질 효과’로 인해 생체 환경에서는 기대한 만큼의 효과가 없었다.

연구팀은 생체 환경에서 ‘반전해질 현상(APE)’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 이온 용액 내에서 반전해질 효과가 발현되면 치과생체재료 표면에 두꺼운 수화층을 형성하게 된다는 게 연구팀의 설명이다. 이 수화층은 타액 단백질, 세균 및 진균이 달라붙는 것을 억제하고, 결국 세균성 바이오필름의 생성을 억제할 수 있는 방오 효과를 증대시킬 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

전 임상 시험결과 해당 교정장치는 균층 형성이 대조군 대비 약 80% 억제됐다.

최성환 교수는 “기존에는 구강 내 바이오필름에 저항하기 위해 물리적인 세척 또는 항박테리아 제재의 사용에 초점을 뒀다면, 이번 연구는 구강 내 정상 세균총에 나쁜 영향을 주지 않으면서 세균성 바이오필름의 생성 및 부착을 억제할 수 있는 방오성을 가진 치과생체재료의 개발에 중점을 뒀다”고 밝혔다.

최 교수는 이어 “이를 통해 구강 내 세균에 의한 구내염, 치아우식증, 치주질환 등 구강질환 및 소화기‧심혈관계 등 감염성 전신 질환을 예방할 수 있는 초석을 다졌다”고 강조했다.

이번 연구는 한국연구재단과 범부처전주기의료기기개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 ‘반전해질 효과 해석을 통한 체내 방오 효과 고분자 개발’이라는 제목으로 최근 나노 과학 분야 국제 학술지 ‘미국화학학회 저널(ACS Nano)’에 게재됐다.

이승구 온라인 뉴스 기자 [e-mail]