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문제 정의
- 본 연구에서는 불소와 gelatin의 혼합물을 첨가한 고분자 제재인 methylcellulose를 이용하여 얇은 접착성 필름을 만든 후 치아우식증 예방효과를 평가하고자 하였다. 불소함유 필름은 무색, 무취, 무미의 생체친화적 제재로 치아에 접착력이 좋으며 오랫동안 유지되어 불소의 방출이 오랜 기간 동안 서서히 이루어지므로 타 제제에 비해 치아우식예방효과가 우수할 것이라는 점을 가설로 설정하고 기존의 불소도포 제재인 APF gel, 불소 바니쉬 등과 비교하여 치아우식증 예방효과를 실험실적으로 평가하고자 하였다.
- 본 연구에서는 불소와 gelatin의 혼합물을 첨가한 고분자 제재인 methylcellulose를 이용하여 얇은 접착성 필름을 만든 후 치아우식증 예방효과를 평가하고자 하였다. 불소함유 필름은 무색, 무취, 무미의 생체친화적 제재로 치아에 접착력이 좋으며 오랫동안 유지되어 불소의 방출이 오랜 기간 동안 서서히 이루어지므로 타 제제에 비해 치아우식예방효과가 우수할 것이라는 점을 가설로 설정하고 기존의 불소도포 제재인 APF gel, 불소 바니쉬 등과 비교하여 치아우식증 예방효과를 실험실적으로 평가하고자 하였다.
- 필름 형태의 새로운 불소 delivery system을 개발하고 이에 대한 치아 우식증 예방효과를 기존의 전문가 불소 도포 제재인 APF gel 및 불소 바니쉬와 비교 평가해 보고자 하였다. 소의 법랑질 시편에 APF gel(60 seconds tasteⓇ, 1.
제안 방법
- 불소 도포가 끝난 시편은 인공타액(NaHCO3 20mmol/L + NaH2PO43mmol/L + 1mmol/L)에 24시간 보관하였다11). 24시간 후 부드러운 모를 가진 어린이용 칫솔(Oral-B Stages 3, Oral-B laboratories, Belmont, Calif)을 이용하여 각 시편을 초당 4회의 속도로 20초간 전, 후방으로 칫솔질 한 후 인공타액으로 세척하였다.
- 또한 천연 물질이고 인간 몸에 흡수가 되지 않아 안정성이 보장되었다. 3% NaF 불소 필름과 5% NaF 불소 필름을 만들어 치아우식증 예방 효과를 알아보고자 기존의 불소 제품인 불소 젤, 불소 바니쉬와 불소 필름를 가지고 우식 용액을 이용하여 법랑질 탈회를 시켰다.
- 그리고 편광 현미경을 이용하여 병소를 관찰하였는데, 편광 현미경으로 관찰해 보면 정상 법랑질은 음성 복굴절을 보이는데 비해 광물질 소실이 일어난 부위는 탈회 과정에 의해 형성된 미세 공간에 굴절율이 다른 공기나 물 등의 매개체가 침윤되어 상대적으로 굴절율이 다르게 표현되므로 이러한 상대적인 차이 때문에 병소의 육안적 구별이 용이하게 된다. 그러므로 실험군과 대조군의 병소 깊이 차이를 측정을 통해 탈회 정도를 비교 할 수 있었다.
- 노출된 치아면을 연마기(METPOL-1, R&B Inc, Korea)에서 400, 800, 1200 grit의 탄화규소 연마지를 순차적으로 사용하여 법랑질 표면이 아크릴 봉의 장축에 대해 직각이 되도록 연마하였다(Fig. 1).
- 따라서 시편 간의 경도 차이를 보완 하고자 실험 전 모든 시편에 상, 하, 좌, 우측의 임의의 4개의 부위에 대해 각각 1 mm의 간격으로 VHN(Vicker’s Hardness Number)을 측정하고 평균 VHN이 200~300범위를 갖는 100개의 시편을 선택하여 이 시편들을 무작위로 25개씩 4개의 군으로 선택, 배분하였고 군간 통계적 유의차가 없음을 확인하였다.
- 법랑질 탈회를 위해 pH 4.0으로 조절한 인공우식용액[HAP(Tribasic + 50% 0.1M lactic acid + Carbopol 0.2%)]에 시편을 담구고 37℃ 항온 수조에서 72시간동안 보관하여 인공우식을 유발시켰다(Fig. 3) 12).
- 방법 등이 있다. 본 실험에서는 표면 미세경도기와 편광 현미경을 사용하여 동일 시편의 대조군과 실험군의 탈회 정도를 비교, 평가하였다. 미세경도 측정법은 일정하게 가해진 하중에 대한 표면의 압입에 대한 표면적의 변화를 표시하는 방법으로, 광물의 양적인 변화를 평가하는데 유용한 방법이다.
- 소의 법랑질 시편에 APF gel(60 seconds tasteⓇ, 1.23% APF, PASCAL, USA)과 불소 바니쉬(CavityShield™, 5% sodium fluoride, Ominii Pharmaceuticals, USA), 그리고 최근 개발된 3% 불소 함유 필름, 5% 불소 함유 필름 시제품을 도포한 후 인공 우식을 유발시켜 표면미세경도와 병소깊이를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 시편의 법랑질 표면이 이등분 되도록 round diamond bur를 이용하여 정중선을 따라 홈을 형성한 후 한 쪽은 아무 처치도 하지 않는 대조군으로 하고, 다른 한 쪽은 각종 불소 제재를 도포하는 실험군으로 하였다(Fig. 2). 실험군의 경우 I군은 불소젤인 1.
- , Japan)에 Vicker’s diamond 압흔자를 부착하여 낙하방향에 시편이 수직이 되도록 고정하고 100 g 하중으로 5초간 힘을 가하여 Vicker’s Hardness Number(VHN)를 측정하였다. 실험군과 대조군 시편에 대해 각각 4회 측정을 시행하여 평균치를 각 시편의 미세경도로 사용하였다.
- 2). 실험군의 경우 I군은 불소젤인 1.23% APF를 도포한 4분 후 인공타액으로 세척하였으며, II군은 불소 바니쉬를 도포하고 1분간 실온에 방치하였으며, III군은 3% 불소 필름을 증류수에 적신 후 시편의 법랑질에 부착하고 1분간 실온에 방치하였으며, IV군은 5% 불소 필름을 증류수에 적신 후 1분간 실온에 방치하였다. 불소 도포가 끝난 시편은 인공타액(NaHCO3 20mmol/L + NaH2PO43mmol/L + 1mmol/L)에 24시간 보관하였다11).
- 5 mm 두께로 절단한 후, 연마기(METPOL-1, R&B Inc, Korea)를 이용하여 약 80 um 두께의 시편을 완성한다. 편광현미경(Axioskop 2 plus, ZEISS, Germany) 상에서 굴절율 1.33인 물에 침윤시켜 200배로 관찰하고, 디지털 카메라를 이용하여 촬영한 후 컴퓨터 영상분석 프로그램인 Image pro plusⓇ (Express, Media- cybernetics Co., USA)로 병소의 3곳의 깊이를 측정하여 평균치를 병소 깊이로 하였다.
- 표면미세경도계(HMV-2 , Shimadzu Co. Japan)를 이용하여 100g의 하중을 5초간 가하는 조건으로 시편의 중심부에서 상, 하, 좌, 우측의 임의의 4개의 부위에 대해서 각각 1 mm의 간격으로 VHN(Vicker’s Hardness Number)을 측정하고 평균 VHN이 200~300 범위를 갖는 100개의 시편을 선택하였다.
- 표면미세경도계(HMV-2 , Shimadzu Co., Japan)에 Vicker’s diamond 압흔자를 부착하여 낙하방향에 시편이 수직이 되도록 고정하고 100 g 하중으로 5초간 힘을 가하여 Vicker’s Hardness Number(VHN)를 측정하였다.
대상 데이터
- 발거된 소의 전치 중 치아우식이 없고, 건전한 법랑질 표면을 갖는 치아를 대상으로 시편을 제작하였다. 본 실험에 사용된 불소제재는 tray를 사용하여 도포하는 60 seconds tasteⓇ (1.
- 본 실험에 사용된 불소제재는 tray를 사용하여 도포하는 60 seconds tasteⓇ (1.23% APF, PASCAL, USA), 불소 바니쉬인 CavityShield™ (5% sodium fluoride, Ominii Phar-maceuticals, USA), 그리고 3%와 5%의 NaF를 함유한 불소 필름 (자체개발 시제품)을 이용하였다( Table 1).
- 본 실험에 사용된, 나노 기술을 이용한 불소 필름은 NaF를 포함하고 있으며 두께는 3 μm이다.
- 본 실험에서는 조건을 동일하게 설정하기 위해 화학적 성분과 물리적 성질이 균일하다고 알려진 소의 영구 전치를 사용하였으며, 인공 우식액을 사용하여 탈회를 시켜서 병소를 규격화하고 실험상 변이를 최소화 할 수 있었다30). 또한 우식액에 의해 유발된 시편의 1x1 cm 넓이로 하였는데 이는 실험군과 대조군을 함께 이등분 하여 실험 할 수 있는 충분한 공간이며, 모두 동일한 치아의 인접면으로 설정함으로써 법랑질의 인공우식액에 의한 탈회 정도를 객관적으로 측정 할 수 있었다.
- 소의 전치 중 법랑질이 건전한 치아를 선정하여 약 1×1 cm 넓이의 치아 절편을 제작하고, 제작된 150개의 치아 절편을 순면이 위로 향하도록 아크릴 봉에 포매하였다.
- 천연 고분자 물질인 셀룰로오스에 용매 역할을 하는 에탄올과 물을 혼합하고, NaF를 첨가한 후 전기 방사(electro spinning)를 시행하여 생성된 50 nm nano fiber를 셀룰로오스 필름에 입혔다. 이 공정에서 가소제로는 polyethylglycol를 사용하였다. 불소 테이프는 제조자의 임의대로 불소 함유량을 조정 할 수 있으며 두께 조절도 가능하다.
데이터처리
- 탈회 과정 후 측정된 각각의 실험군과 대조군의 미세경도와 병소의 깊이 변화는 유의성 검증을 위해 One-way ANOVA test를 시행하였으며, 사후검증은 Tukey test를 사용하였다.
성능/효과
- 1. 실험군과 대조군의 표면미세경도의 차이는 II군, IV군 ,III군, I군의 순으로 컸으며, I군은 II군, III군, IV군에 비해 유의한 차이가 있었으나, II군, III군, IV군 간에는 유의한 차이가 없었다.
- 2. 실험군과 대조군의 병소 깊이의 차이는 II군이 가장 컸으며(P<0.05), I군이 가장 작았다(P<0.05).
- 각 군의 실험군과 대조군의 미세경도 차이는 II군>IV군>III군>I군 순으로 컸으며, I군은 II군, III군, IV군과 통계학적으로 유의성 있게 차이가 있었다(p0.05).
- 그리고 편광 현미경을 이용한 병소의 깊이 측정에서도 불소를 도포한 실험군이 아무런 처치를 하지 않은 대조군과 비교시 상대적으로 병소의 깊이가 얕게 측정되어 불소의 우식 억제 능력을 재확인 할 수 있었으며, II군은 I군, III군, IV군과 비교하여 통계학적으로 유의하게 병소의 깊이 차이가 있었고(p<0.05), III군과 IV은 I군에 비해 통계학적으로 유의하게 병소의 깊이 차이가 컸으나(p0.05).
- . 또한 우식액에 의해 유발된 시편의 1x1 cm 넓이로 하였는데 이는 실험군과 대조군을 함께 이등분 하여 실험 할 수 있는 충분한 공간이며, 모두 동일한 치아의 인접면으로 설정함으로써 법랑질의 인공우식액에 의한 탈회 정도를 객관적으로 측정 할 수 있었다.
- 시편 처리 전 모든 군의 표면미세경도는 유의성 검증을 통해 차이가 없음을 확인하였다. 법랑질 표면미세경도의 변화는 Table 2, Fig.
- 실험의 정확성과 오차를 줄이려는 노력으로, 본 연구에서는 표면미세경도를 이용하여 탈회 억제 정도를 측정한 결과, 불소를 도포한 실험군이 아무런 처치를 하지 않은 대조군과 비교해서 모든 시편에서 높은 값이 측정되어 불소의 우식 억제 능력을 볼 수 있었으며, I군은 II군, III군, IV군 보다 표면미세경도 측정에서 실험군과 대조군의 차이가 통계학적으로 유의성 있게 차이가 있었다(p<0.05). II군은 III군, IV군에 비해 표면미세경도 차이가 높았지만, 통계학적으로 유의성은 없었다(p>0.
- 이 실험에서는 불소 필름과 불소 젤, 불소 바니쉬를 이용하여 인공 우식 병소를 일으켜 각각의 우식 예방 효과를 비교 할 수 있었는데, 불소 필름은 불소 젤과 비교해서는 우식 예방 효과가 뛰어났으며, 불소 바니쉬와 비교해서는 유사한 우식 예방 효과를 가지고 있었다. 불소 젤과 불소 바니쉬에 관한 우식 예방 효과에 대해서는 많은 연구가 이루어져 왔으며, 효과에 대해서도 알려져 있다.
- 이러한 불소 젤과 불소 바니쉬의 우식 억제 능력의 차이를 Retief 등36)은 불소 바니쉬가 법랑질에 대한 부착성이 크며 염기에 잘 용해되지 않는 fluoroapatite를 형성하는 이유로 보고 있으며, Featherstone 등37) 은 바니쉬 내의 불소가 장기간 불소 젤보다 우식억제 효과가 크다고 하였다. 이로 미루어 보아 불소 필름이 불소 바니쉬처럼 불소 젤 보다 우식 억제 효과가 큰 이유는 불소 필름을 치아에 적용 할 때 셀룰로오스 비결정영역인 미셀과 미셀의 연결부분이 물을 흡수하는 셀룰로오스의 성질로 인해 필름이 치아 법랑질에 충분히 오래 붙어 있어 불소 유리 효과를 얻은 것으로 사료된다.
- 이상의 결과로 미루어 보아 새로 개발된 불소 전달 시스템인 불소 함유 필름은 불소 젤보다 치아 우식증 예방효과가 우수한 것으로 나타났으며, 불소 바니쉬와 유사한 효과를 나타내었다. 불소 함유 필름은 무색, 무취, 무미한 생체 친화적 제재로 필름 표면에 나노 코팅 기술을 통하여 미량의 불소만을 코팅처리 함으로써 체내로 삼키는 양을 최소화 할 수 있어 안전성 면에서도 매우 우수하여 향후 전문가 불소 도포 제재로서 활용할 수 있는 가능성이 매우 높을 것으로 사료된다.
- 이상의 표면미세경도측정기와 편광 현미경을 통한 실험의 결과를 보면, 불소 젤 보다는 불소 필름과 불소 바니쉬가 우식 억제 면에서 효과적인 것을 알 수 있는데, 이는 김 등35)의 연구에서 생체 외에서 재광화/탈회 순환을 시행한지 5일과 15일 후, 대조군에 비해 불소 바니쉬가 불소 젤을 도포한 군의 미세경도보다 유의하게 높은 결과를 보인 것과 비슷하다. 이러한 불소 젤과 불소 바니쉬의 우식 억제 능력의 차이를 Retief 등36)은 불소 바니쉬가 법랑질에 대한 부착성이 크며 염기에 잘 용해되지 않는 fluoroapatite를 형성하는 이유로 보고 있으며, Featherstone 등37) 은 바니쉬 내의 불소가 장기간 불소 젤보다 우식억제 효과가 크다고 하였다.
후속연구
- 이상의 결과로 미루어 보아 새로 개발된 불소 전달 시스템인 불소 함유 필름은 불소 젤보다 치아 우식증 예방효과가 우수한 것으로 나타났으며, 불소 바니쉬와 유사한 효과를 나타내었다. 불소 함유 필름은 무색, 무취, 무미한 생체 친화적 제재로 필름 표면에 나노 코팅 기술을 통하여 미량의 불소만을 코팅처리 함으로써 체내로 삼키는 양을 최소화 할 수 있어 안전성 면에서도 매우 우수하여 향후 전문가 불소 도포 제재로서 활용할 수 있는 가능성이 매우 높을 것으로 사료된다.
- 또한 제조사들이 불소 바니쉬 제품의 맛을 개선시키기 위해 xylitol같은 감미료를 첨가하는 노력을 기울이고 있으나, 여전히 환자가 느끼기에는 불쾌한 맛이 나며, 질감에 대해서는 끈적끈적하다고 느낀다. 이와 같은 색깔, 맛, 질감의 문제들이 합쳐져서 불소 바니쉬가 치과의사나 환자에게 좀 더 대중적으로 사용되지 못하는 이유일 것이다. 한 보고에 의하면 불소 바니쉬를 바르고 나서 치아의 일시적인 변색에 대해 환자의 39%가 싫다고 하였으며, 28%는 매우 싫다고 하였다26).
- 불소 젤과 불소 바니쉬에 관한 우식 예방 효과에 대해서는 많은 연구가 이루어져 왔으며, 효과에 대해서도 알려져 있다. 하지만 불소 필름에 대한 연구는 미비한 상태이며, 구강 내 환경과 유사한 다양한 조건에서 법랑질의 우식 예방과 재광화에 대한 실험이 필요할 것으로 사료된다.
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