연세대 치과대학은 최성환 교수(교정과학교실), 권재성 교수(치과생체재료공학교실), 홍진기 교수(공과대학 화공생명공학과) 연구팀이 기존 글래스 아이오노머 시멘트로 대표되는 폴리알케노에이트 시멘트(PAC)의 한계를 극복하기 위해 mZM(multivalent zwitterionic network modifier, 다가 양극성 네트워크 개질제)을 적용시킨 zPAC을 개발함으로써 이온 방출 및 생체 활성을 상향 조절시킬 수 있음을 증명했다고 23일 밝혔다.

연구 결과를 담은 ‘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)’ 논문은 생체재료 분야 국제학술지 ‘Bioactive Materials’(Impact Factor 14.593) 온라인 최근호에 게재됐다.

치의학에서 글래스 아이오노머 시멘트로 대표되는 폴리알케노에이트 시멘트(PAC)는 생체 내에서 칼슘, 불소 등과 같은 다양한 이온이 방출되는 특성을 활용하여 충치로 파괴된 치아의 재생을 위해 오랜 세월 사용돼 왔다.

하지만 지금까지 PAC의 생체 활성을 온전히 사용하지 못하였는데, 글래스 내 양이온 네크워크 개질제만 사용해 이온 방출의 효율성이 낮았고 재료 표면이 세균성 바이오필름에 오염될 시 이온 방출이 급격하게 저해되기 때문이다.

zPAC은 글래스 내 비가교 산소의 비율을 증가시켜 이온이 쉽게 방출될 수 있는 채널을 형성했고, 이를 통해 이온 방출 및 하이드록시아파타이트 유사체의 표면 침착을 약 74% 증가시켰다.

성견을 이용한 중대형 동물 모델에서도 zPAC의 향상된 재광화 능력과 더불어 기존 대비 세균성 바이오필름의 부착을 약 68% 감소시킴과 동시에 바이오필름을 구성하는 미생물 종의 분포 또한 정상화시키는 것으로 확인됐다.

최성환 교수는 “zPAC은 치의학을 넘어 재생의학 분야에도 널리 적용될 수 있는 유망한 솔루션이 될 수 있을 것이라 생각하며, 손상된 치아 또는 골조직의 재광화가 쉽게 이뤄질 수 있는 날이 가까워졌다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 범부처전주기의료기기개발사업 및 연세대학교 치과대학-공과대학 연구증진 사업의 지원으로 수행됐다.

이지은 기자 다른기사 보기