손상된 치아 재생, 골조직의 재광화를 향상시킬 수 있는 재료 연구가 급물살을 타고 있다.
연세대학교 치과대학 교정학교실 최성환 교수, 치과생체재료공학교실 권재성 교수, 연세대학교 공과대학 화공생명공학과 홍진기 교수 연구팀은 최근 기존 글래스 아이오노머 시멘트로 대표되는 폴리알케이노에이트 시멘트(PCA)의 한계를 극복한 새로운 시멘트를 개발했다고 밝혔다.
해당 연구 결과를 담은 논문은 올 11월 생체 재료 분야 국제 학술지인 『Bioactive Materials(Impact Factor 14.593))』 온라인판에 게재됐다. 논문 제목은 『다가 양극성 네트워크 개질제를 통한 생체 활성이 상향 조절된 바이오필름 저항성 폴리알케노에이트 시멘트의 개발 (Multivalent network modifier upregulates bioactivity of multispecies biofilm-resistant polyalkenoate cement)』다.
최성환 교수에 따르면 “폴리알케이노에이트 시멘트는 생체 내에서 칼슘, 불소 등과 같은 다양한 이온들이 방출되는 특성을 활용해 충치로 파괴된 치아 재생을 위해 오랜 세월동안 사용돼 왔지만, 폴리알케이노에이트 시멘트의 생체활성을 온전히 사용치는 못했다”면서 “글래스 내 양이온 네트워크 개질제만 사용해 이온 방출의 효율성이 낮았고, 재료 표면이 세균성 바이오필름에 오염될 경우 이온 방출이 급격히 저해되는 문제가 있었다”고 짚었다.
그러면서 최 교수는 “이러한 폴리알케이노에이트 시멘트의 한계를 극복하기 위해 연구팀은 다가 양극성 네트워크 개질제(multivalent zwitterionic network modifier, mZM)를 적용시킨 zPAC를 개발, 기존 대비 이온 방출 및 생체 활성을 상향 조절시킬 수 있음을 증명했다”면서 “zPAC은 글래스 내 비가교 산소 비율을 증가시켜 이온이 쉽게 방출될 수 있는 채널을 형성했고 이를 통해 이온 방출 및 하이드록시아파타이트 유사체의 포면 침착을 약 74% 증가시켰다”고 설명했다.
이어 그는 “성견을 이용한 중대형 동물 모델에서도 zPAC의 향상된 재광화 능력과 더불어 기존 대비 세균성 바이오필름의 부착을 약 68% 감소시켰다”면서 “바이오필름을 구성하는 미생물 종의 분포 또한 정상화시키는 것을 확인했다”고 말했다.
특히 최 교수는 “zPAC은 치의학을 넘어 재생 의학 분야에서도 널리 적용될 수 있는 유망한 솔루션이 될 수 있을 것”이라며 “이를 통해 손상된 치아 또는 골조직의 재광화가 쉬워지는 날이 가까워졌다”고 이번 연구결과의 의의를 강조했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단과 범부처전주기의료기기개발사업 및 연세대학교 치과대학-공과대학 연구증진 사업 지원으로 수행됐다.
