pH 4.3과 pH 7.0의 과포화용액에서 불소의 농도가 합성 수산화인회석의 결정 성장에 미치는 영향 Effect of fluoride concentration in pH 4.3 and pH 7.0 supersaturated solutions on the crystal growth of hydroxyapatite원문보기
Objectives: Present study was undertaken to investigate the crystal growth onto synthetic hydroxyapatite (HA) seeds in pH 4.3 and pH 7.0 supersaturated solutions with different fluoride concentrations. Materials and Methods: 8 groups of pH 4.3 and 7.0 calcium phosphate supersaturated solutions were ...
Objectives: Present study was undertaken to investigate the crystal growth onto synthetic hydroxyapatite (HA) seeds in pH 4.3 and pH 7.0 supersaturated solutions with different fluoride concentrations. Materials and Methods: 8 groups of pH 4.3 and 7.0 calcium phosphate supersaturated solutions were prepared with different fluoride concentrations (0, 1, 2 and 4 ppm). Calcium phosphate precipitates yield crystal growth onto the HA seed surface while solutions flow. For evaluation of crystallizing process, the changes of $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ concentrations of the inlet and outlet solutions were determined. The recovered solid samples were weighed to assess the amount of minerals precipitated, and finally determined their composition to deduce characteristics of crystals. Results: During the seeded crystal growth, there were significantly more consumption of $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ in pH 4.3 solutions than pH 7.0 (p < 0.05). As fluoride concentration increased in pH 4.3 solution, $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ consumption in experimental solutions, weight increment of HA seed, and fluoride ratio in crystallized samples were increased. There were significant differences among the groups (p < 0.05). But in pH 7.0 solution, these phenomena were not significant. In pH 7.0 solutions, analyses of crystallized samples showed higher Ca/P ratio in higher fluoride concentration. There were significant differences among the groups (p < 0.05). But in pH 4.3 solution, there were not significant differences in Ca/P ratio. Conclusions: Crystal growth in pH 4.3 solutions was superior to that in pH 7.0 solutions. In pH 4.3 solutions, crystal growth increased with showed in higher fluoride concentration up to 4 ppm.
Objectives: Present study was undertaken to investigate the crystal growth onto synthetic hydroxyapatite (HA) seeds in pH 4.3 and pH 7.0 supersaturated solutions with different fluoride concentrations. Materials and Methods: 8 groups of pH 4.3 and 7.0 calcium phosphate supersaturated solutions were prepared with different fluoride concentrations (0, 1, 2 and 4 ppm). Calcium phosphate precipitates yield crystal growth onto the HA seed surface while solutions flow. For evaluation of crystallizing process, the changes of $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ concentrations of the inlet and outlet solutions were determined. The recovered solid samples were weighed to assess the amount of minerals precipitated, and finally determined their composition to deduce characteristics of crystals. Results: During the seeded crystal growth, there were significantly more consumption of $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ in pH 4.3 solutions than pH 7.0 (p < 0.05). As fluoride concentration increased in pH 4.3 solution, $Ca^{2+}$, $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ consumption in experimental solutions, weight increment of HA seed, and fluoride ratio in crystallized samples were increased. There were significant differences among the groups (p < 0.05). But in pH 7.0 solution, these phenomena were not significant. In pH 7.0 solutions, analyses of crystallized samples showed higher Ca/P ratio in higher fluoride concentration. There were significant differences among the groups (p < 0.05). But in pH 4.3 solution, there were not significant differences in Ca/P ratio. Conclusions: Crystal growth in pH 4.3 solutions was superior to that in pH 7.0 solutions. In pH 4.3 solutions, crystal growth increased with showed in higher fluoride concentration up to 4 ppm.
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문제 정의
본 연구는 기존의 치아 시편을 이용한 연구에서 각 치아 시편의 불균일성, 법랑질의 각 위치에 따른 침투 역학의 차이 등과 같이 광화에 연관되는 복잡한 요소를 단순화하여 HA에 대한 완충 용액의 직접적인 결정 성장 역학을 판단할 수 있을 것이며, 치아시편에서 어려운 정량적 분석을 통해 광화 과정을 이해하는 데 도움을 받을 수 있을 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 포화도가 동일하게 설계된 pH 4.3과 pH 7.0, 두 종류의 과포화 용액에서 불소 농도의 변화가 합성 HA를 이용한 seeded crystal growth에 미치는 영향을 정량적으로 분석하는 것이다.
본 연구에 사용된 실험 모형은 과포화 상태의 실험 용액을 seed material이 놓인 소형 반응주에 일정한 속도로 통과시킴으로써 일어난 결정성장 반응을 평가하고 그 조절 인자들을 밝히기 위한 것이다. 본 연구에서는 pH 4.
본 연구에서는 위의 재광화 연구에 이용된 과포화 용액의 실험군을 동일하게 이용하여 실험 모형의 유효성이 이미 밝혀진 소형 반응주를 통한‘seeded crystal growth’실험을 시행하여 관찰된 광화 양상을 선행 연구결과와 비교하고자 한다.
이번 연구에서는 침전 결정 반응 후 남은 시편을 분석하는데 그 양이 제한적인 관계로 그 결정의 화학적 조성비를 통해서 그 특징을 간접적으로 추측해보는 것에 그쳤다. 따라서 이후의 실험에서는 이러한 결정의 특성을 보다 정확히 분석하기 위하여 X-ray 회절 분석, FTIR 및 SEM영상 분석 등의 평가 방법들이 병행되는 것이 좋겠다.
제안 방법
곽, 이, 박 등은 치아 절편을 이용한 재광화 연구에서 더 낮은 포화도를 보이는 완충용액에서 더 심부까지 재광화가 일어남을 보고하였다.31-33 따라서 본 실험 모형을 이용한 연구에서는 치아 절편을 이용한 재광화 연구에서 치아 절편에서의 유효성이 이미 증명된 과포화 완충 용액의 조성을 그대로 이용하여 진행되었다.30
이 실험 모형을 이용한 seeded crystal growth 실험은 대기압 하의 실온에서 48시간 동안 지속하였으며 연동 펌프를 통한 실험용액의 투입 유속은 2 - 3 mL/hr 사이 값으로 일정하게 유지하였다. 같은 실험을 한 군당 10차례 반복하여 시행하였다.
결정 침전 반응 후, 반응주 내 표본의 결정 성장량을 측정하기 위해 시편을 동결 건조시킨 후 미량 저울을 이용하여 다시 질량을 측정하였다. 이 값에서 실험 전의 seed질량을 빼서 seed의 질량 증가량을 측정하였다.
표본과 같은 질량의 합성 HA를 과염소산에 용해시켜 여기에서 측정된 인의 몰농도를 기준값 1로 하여 각 표본의 성분의 양을 나타내었다. 또한 각 표본에서 Ca/P 비율을 계산하여 이 값을 확인하였다.
여기서 측정된 투입 전 후의 이온 농도의 감소값, 즉, 이온 소모량을 계산하여 군간의 차이를 비교하였다. 또한 결정 침전 반응 후 얻어진 결정 표본은 다시 동결 건조시킨 후 질량을 측정하여 성장한 결정의 무게를 계산하였다(Figure 2). 마지막으로 얻어진 결정 표본은 결정 5 mg당 700 µL의 3 N perchloric acid(HClO4) 용액(Sigma-Aldrich Co.
)을 첨가하였다. 마지막으로 pH meter (Model 920A, Orion Research Inc., Beverly, USA) 계측 하에 수산화칼륨 용액을 첨가하여 실험 군에 따라 pH값이 4.3과 7.0이 되도록 조절하였다. 불소 농도는 각 pH 값마다 0, 1, 2, 4 ppm 으로 변화를 주어 총 8군의 실험 용액을 조제하였다.
마지막으로 얻어진 결정 표본은 결정 5 mg당 700 µL의 3 N perchloric acid(HClO4) 용액(Sigma-Aldrich Co.)의 비율로 용해시켜 이를 ion chromatography를 통해 각 분자의 몰농도를 측정함으로써 이루어졌다.
불소 농도는 각 pH 값마다 0, 1, 2, 4 ppm 으로 변화를 주어 총 8군의 실험 용액을 조제하였다. 모든 군의 실험 용액의 포화도(degree of saturation, DS)는 일정하도록 설계되었다. 이렇게 조제한 실험 용액은 위의 stock 용액과 같은 방법으로 각 이온의 농도를 다시 정량 분석하여 Table 1과 같은 농도를 얻었고 이를 seeded crystal growth를 위한 실험용액으로 사용하였다.
5 mL/hr)으로 위쪽에서 주입되어 반응주를 통과하고 실린더 헤드를 통해 빠져나가게 된다. 반응주의 바닥부위에는 거름종이(Advantec, Toyo, Tokyo, Japan)를 위치시켜 그 위로 결정이 침전되도록 하였고, 거름종이를 고정시키기 위하여 크기가 맞는 고무 링을 사용하였다. 반응주 내에는 seed로써 준비된 HA 분말을 거름종이 위에 위치시켰다.
본 연구에 사용된 실험 모형은 과포화 상태의 실험 용액을 seed material이 놓인 소형 반응주에 일정한 속도로 통과시킴으로써 일어난 결정성장 반응을 평가하고 그 조절 인자들을 밝히기 위한 것이다. 본 연구에서는 pH 4.3과 pH 7.0로 조절된 용액에서 불소의 변화에 따른 결정 성장을 정량적으로 분석하였다.
0이 되도록 조절하였다. 불소 농도는 각 pH 값마다 0, 1, 2, 4 ppm 으로 변화를 주어 총 8군의 실험 용액을 조제하였다. 모든 군의 실험 용액의 포화도(degree of saturation, DS)는 일정하도록 설계되었다.
불소가 포함되지 않은 1군과 5군을 제외한 다른 6개의 실험군의 불소 이온 소모량을 비교하였다. pH가 4.
실험을 마친 후에는 반응주를 통과하고 포집된 용액(vessel B)의 칼슘, 인산 및 불소 이온의 농도를 측정하여 투입 전의 실험 용액의 값과 비교하였다. 여기서 측정된 투입 전 후의 이온 농도의 감소값, 즉, 이온 소모량을 계산하여 군간의 차이를 비교하였다.
실험을 마친 후에는 반응주를 통과하고 포집된 용액(vessel B)의 칼슘, 인산 및 불소 이온의 농도를 측정하여 투입 전의 실험 용액의 값과 비교하였다. 여기서 측정된 투입 전 후의 이온 농도의 감소값, 즉, 이온 소모량을 계산하여 군간의 차이를 비교하였다. 또한 결정 침전 반응 후 얻어진 결정 표본은 다시 동결 건조시킨 후 질량을 측정하여 성장한 결정의 무게를 계산하였다(Figure 2).
유산 stock 용액은 8 N 수산화칼륨(KOH) 표준용액(Sigma-Aldrich Co.) 및 페놀프탈레인 지시약(Sigma-Aldrich Co.)을 이용하여 적정하였고, 염화칼슘 및 인산칼륨 stock 용액은 용액의 칼슘 및 인산 이온의 농도를 ion chromatography (790 Personal IC, Metrohm, Herisau, Switzerland)를 통해 정량 분석하여 확인하였다. 또한 불화 나트륨 용액은 fluoride combination electrode (model 9609, Thermo scienti c, Waltham, MA, USA)를 이용하여 확인하였다.
결정 침전 반응 후, 반응주 내 표본의 결정 성장량을 측정하기 위해 시편을 동결 건조시킨 후 미량 저울을 이용하여 다시 질량을 측정하였다. 이 값에서 실험 전의 seed질량을 빼서 seed의 질량 증가량을 측정하였다. 증가량을 분석한 결과를 Table 3에 첨부하였다.
본 연구에서 재광화의 양상을 정량적으로 분석하는 것은 세 가지 방법으로 이루어졌다. 첫 번째로 실험 후 포집된 용액의 각 이온 농도를 분석하여 각 이온의 소모량을 측정하였다. 여기서 측정된 이온의 소모량만큼의 각 이온이 결정 성장에 참여하였다고 볼 수 있고, 이를 통해 결정 성장 반응에 참여한 이온의 양을 간접적으로 알아볼 수 있다.
대상 데이터
30% 유산(Lactic acid) 수용액(Sigma-Aldrich Co., 분자량 90.08)으로부터 1 M의 용액을, 염화칼슘 2수화물(CaCl2.2H2O) 분말(Sigma-Aldrich Co., 분자량 147.01)과, 인산칼륨(KH2PO4) 분말(Sigma-Aldrich Co., 분자량 136.09)로 부터 각각 0.1 M 용액을 조제하였다.
1 M 용액을 조제하였다. 또한 불화나트륨(NaF) 분말(Sigma-Aldrich Co., 분자량 41.99)로 부터 100 ppm(5.26 mM) 용액을 조제하였다.
반응주 내에는 seed로써 준비된 HA 분말을 거름종이 위에 위치시켰다. 미량 저울(microbalance, MC-5, Sartorius, Goettingen, Germany)을 이용하여 질량을 측정하여 각각 4 mg의 HA가 seed로 사용되었다.
데이터처리
불소 농도와 pH 값, 두 변수에 대한 군 간의 차이를 검정하기 위해 이원변량분석(Two-way ANOVA)을 사용하였다. 두 변수 간 교호작용이 있을 경우에는 일원변량분석(One-way ANOVA)으로 집단 간 차이를 비교하였다. 유의 차 발생시 사후 검정으로 Tukey test를 실시하였으며 가설 검증을 위한 유의수준은 0.
0 (PASW Statistics) 프로그램을 이용하여 분석하였다. 불소 농도와 pH 값, 두 변수에 대한 군 간의 차이를 검정하기 위해 이원변량분석(Two-way ANOVA)을 사용하였다. 두 변수 간 교호작용이 있을 경우에는 일원변량분석(One-way ANOVA)으로 집단 간 차이를 비교하였다.
실험을 통해 측정된 결과 자료를 SPSS Statistics 18.0 (PASW Statistics) 프로그램을 이용하여 분석하였다. 불소 농도와 pH 값, 두 변수에 대한 군 간의 차이를 검정하기 위해 이원변량분석(Two-way ANOVA)을 사용하였다.
두 변수 간 교호작용이 있을 경우에는 일원변량분석(One-way ANOVA)으로 집단 간 차이를 비교하였다. 유의 차 발생시 사후 검정으로 Tukey test를 실시하였으며 가설 검증을 위한 유의수준은 0.05로 하였다.
001). 이에 one-way ANOVA를 이용하여 각 군 간의 차이를 비교하였다.
이론/모형
실험 모형은 Mura-Galelli가 개발한 것과 동일하며, Figure 1에 도식화 하였다.8 실험 모형은 원래의 실험 용액을 담은 vessel A, 실험용액을 일정한 유속으로 흐르도록 해 주는 연동 펌프(peristaltic pump, Masterflex 7524, Cole-Parmer, IL, USA), HA seed가 담긴 반응주(reaction column), 그리고 반응주를 통과한 실험 용액을 포집하기 위한 vessel B로 구성되어 있다.
성능/효과
0의 과포화 용액에서 불소 농도 변화에 따른 법랑질 인공 우식 절편의 재광화 양상을 비교한 연구가 선행된 바 있다.30 이 결과 pH 4.3에서는 불소의 농도가 증가됨에 따라 심부와 표면에서 재광화가 많이 일어남이 관찰되었고, pH 7.0에서는 불소 농도 증가에 따라 비교적 표면의 재광화가 우월하고 심부의 재광화가 잘 일어나지 못하는 양상을 보였다.
Two-way ANOVA를 이용하여 불소 이온의 소모량을 분석한 결과 실험군에서 pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
Two-way ANOVA를 이용하여 인산 이온의 소모량을 분석한 결과 실험군에서 pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
Two-way ANOVA를 이용하여 질량 증가량을 분석한 결과, pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
Two-way ANOVA를 이용하여 칼슘 이온의 소모량을 분석한 결과 실험군에서 pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
pH 4.3인 실험 군 간에는 불소 농도 변수에 따른 차이가 발견되지 않았으며, pH 7.0인 실험 군에서는 불소 농도가 0인 5군과 1 ppm인 6군 사이를 제외하면 각 실험군 사이에 차이가 있었으며(p < 0.05), 불소 농도가 증가할수록 Ca/P 비율이 높게 측정되었다.
pH 7.0의 경우와는 다르게, pH 4.3에서는 결정의 분석 결과 비교적 높은 값의 Ca/P 값이 전 불소 농도에 걸쳐 유의차 없이 나타났고, 이 값은 HA의 Ca/P 값인 1.67과 큰 차이가 없었다. 따라서 pH 4.
pH가 4.3인 실험용액에서 pH가 7.0 보다 첨가된 불소 농도에 관계 없이 유의하게 더 많은 불소 이온의 소모량을 보였다(p < 0.05).
pH가 4.3인 실험용액에서 pH가 7.0인 실험용액보다 모든 불소 농도에서 유의하게 더 많은 P 이온의 소모량을 보였다(p < 0.05).
pH가 4.3인 실험용액에서 pH가 7.0인 실험용액보다 모든 불소 농도에서 유의하게 더 많은 칼슘 이온의 소모량을 보였다(p < 0.05).
pH가 4.3인 실험용액에서는 불소 농도가 증가함에 따라 seed의 질량이 유의하게 증가하였으나 pH가 7.0인 군에서는 불소 농도가 0인 5군과 4 ppm인 8군 사이에만 유의한 차이를 보였다(p < 0.05).
각각의 실험용액을 통해 결정 침전 반응 시행 후 seed의 질량 증가량은 불소의 농도가 0과 1 ppm일 때는 pH가 4.3과 pH 7.0 간에 유의한 차이가 없었다. 그러나 농도가 2 ppm과 4 ppm인 경우에는 pH가 4.
결정 표본의 Ca/P 비율을 Two-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과, pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
결정 표본의 상대적 불소의 양을 Two-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과, pH와 불소 농도 두 변수 사이에 교호작용이 있었다(p < 0.001).
0의 환경에서 얻어진 결정이 불소 농도의 변화에 따라 서로 다른 특성을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 결정에서 Ca/P 분자 비를 확인한 결과 pH 4.3에서는 군에 따른 차이가 유의한 차이를 보이지 않는 것에 비해 pH 7.0에서는 불소농도가 0, 1 ppm일 때는 다른 군들보다 유의하게 작은 Ca/P 값을 보이다가 불소 농도가 2 ppm, 4 ppm으로 상승하면서 유의한 Ca/P의 증가를 보였다. 이는 불소 농도가 낮은 상태에서는 낮은 Ca/P 비율을 가진 화합물의 인산칼슘 결정이 침착 되다가, 불소 농도가 높은 상태에서는 높은 Ca/P 비율을 가진 인산칼슘으로 결정 성장이 이루어짐을 의미하는 것이다.
그러나 얻어진 결정 표본의 성분 분석을 통해 pH 7.0의 환경에서 얻어진 결정이 불소 농도의 변화에 따라 서로 다른 특성을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 결정에서 Ca/P 분자 비를 확인한 결과 pH 4.
67과 큰 차이가 없었다. 따라서 pH 4.3에서 만들어진 결정은 apatite와 같이 Ca/P가 높은 형태가 큰 비율을 차지할 가능성이 높을 것으로 사료된다.
인산 칼슘염의 용해도는 pH가 증가함에 따라 감소한다. 따라서 동일한 포화도로 맞추어진 본 실험 모형에서 pH 4.3의 경우에 pH 7.0의 경우보다 칼슘과 인산 이온의 농도가 100배 가량 높았다. 본 실험에서 pH가 4.
67보다 작다. 따라서 본 실험에서 pH 7.0에서 Ca/P가 불소의 농도에 따라 증가하는 것으로 보아 저농도의 불소에서는 이러한 전구체의 형태로 결정이 침착되다가 고농도의 불소의 환경에서 불소가 이러한 전구체를 HA로 전환시키는데 기여하여 결정의 조성이 변환되는 것으로 사료된다.
이를 통해 볼 때 산성 조건의 재광화 용액의 사용은 임상적으로 의의가 있을 것으로 사료된다. 또한 산성의 조건에서 더 깊이까지 완충 용액이 확산될 수 있음을 증명한 송의 연구 등을 참고하여 볼 때 산성의 조건의 재광화 용액은 표면 뿐 아니라 심부까지 재광화가 가능할 수 있을 것으로 추론할 수 있고 이는 본 연구에서 사용된 과포화용액을 이용하여 치아 시편의 재광화를 연구한 송의 연구 결과와 일치하는 것이다.29,30
본 연구의 결과 포화도가 동일할 경우, 중성 pH인 7.0보다 산성인 pH 4.3에서 결정 성장이 촉진되었으며, pH 4.3에서 불소 이온의 농도에 따라 더 큰 영향을 받는 것으로 나타나, 불소 농도가 증가함에 따라 많은 결정 침착이 관찰되었다. 이를 통해 볼 때 산성 조건의 재광화 용액의 사용은 임상적으로 의의가 있을 것으로 사료된다.
실험 용액의 불소 농도가 0인 1군과 5군 사이를 제외하고 pH가 4.3인 실험 용액에 의한 결정 침전 표본에서 pH가 7.0인 표본보다 유의하게 더 많은 불소량이 측정되었다(p < 0.05).
이 실험 모형을 이용한 seeded crystal growth 실험은 대기압 하의 실온에서 48시간 동안 지속하였으며 연동 펌프를 통한 실험용액의 투입 유속은 2 - 3 mL/hr 사이 값으로 일정하게 유지하였다. 같은 실험을 한 군당 10차례 반복하여 시행하였다.
본 연구의 결과 포화도가 동일할 경우, 중성 pH인 7.0보다 산성인 pH 4.3에서 결정 성장이 촉진되었으며, pH 4.3에서 불소 이온의 농도에 따라 더 큰 영향을 받는 것으로 나타나, 불소 농도가 증가함에 따라 많은 결정 침착이 관찰되었다. 이를 통해 볼 때 산성 조건의 재광화 용액의 사용은 임상적으로 의의가 있을 것으로 사료된다.
이온 소모량에 있어 각 pH에 따른 이온 소모 양상의 차이가 명확했다. 칼슘과 인산 이온의 경우 pH 4.3이 pH 7.0의 경우보다 현저히 많은 이온 소모량을 보였고, pH 4.3의 경우에는 불소 농도의 변화에 따른 두 이온의 소모량의 변화가 비교적 명확하였으나 pH 7.0의 경우에는 불소 농도 변화에 따른 차이가 없었다. 따라서 pH 7.
한편, pH가 4.3인 실험 용액에 의한 결정 침전 표본에서의 불소량은 모든 군 사이에 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 실험 용액의 불소 농도가 증가할수록 더 큰 값을 나타냈다.
한편, pH가 7.0인 실험 용액에서의 불소 이온의 소모량은 불소 농도가 1 ppm인 6군과 4 ppm인 8군 사이에만 유의차가 존재하였고(p < 0.05), 6군에서 더 많은 소모량을 보였다.
후속연구
8 그러나 반응주의 국소 부위에 따라 침전을 위한 용액 조성이나 이온의 동력이 다를 수 있으므로 결정 침전 역학을 정확히 규명하기 어려울 수도 있다. 그러나 기존의 같은 모형을 사용한 연구 및 본 연구를 통해 어느 정도 실험의 유효성 및 일관성을 보여, 이러한 제한적 요소는 무시할 수 있을 것이라 사료된다.
따라서 법랑질의 표층과 표면 하층의 광화 양상의 차이, 광화 깊이 등에 대한 고찰은 불가능하다. 그러나 본 모형을 이용한 연구 방법은 유체의 이온 조성에 따른 결정 성장의 기전과 그 역학을 더 심도 있게 이해하기에 유용한 실험 방법이라 사료된다.
이번 연구에서는 침전 결정 반응 후 남은 시편을 분석하는데 그 양이 제한적인 관계로 그 결정의 화학적 조성비를 통해서 그 특징을 간접적으로 추측해보는 것에 그쳤다. 따라서 이후의 실험에서는 이러한 결정의 특성을 보다 정확히 분석하기 위하여 X-ray 회절 분석, FTIR 및 SEM영상 분석 등의 평가 방법들이 병행되는 것이 좋겠다. 또한, pH와 불소 이온의 농도 변화에 따른 침전 역학의 차이를 더 명확히 고찰하기 위해 용액 조성을 변화시킨 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
따라서 이후의 실험에서는 이러한 결정의 특성을 보다 정확히 분석하기 위하여 X-ray 회절 분석, FTIR 및 SEM영상 분석 등의 평가 방법들이 병행되는 것이 좋겠다. 또한, pH와 불소 이온의 농도 변화에 따른 침전 역학의 차이를 더 명확히 고찰하기 위해 용액 조성을 변화시킨 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
0의 경우보다 칼슘과 인산 이온의 농도가 100배 가량 높았다. 본 실험에서 pH가 4.3인 실험 용액에서 더 많은 이온의 소모량을 보인 것, 즉, 더 많은 결정의 침착이 일어난 것이 실제로 pH가 낮은 환경에서 이온의 침전되는 driving force가 더 강한 것인지, 단지 더 많은 이온이 용액 내에 존재하기 때문에 더 많은 양의 결정이 침착된 것인지 정확히 알기는 어렵다. 이를 알아보기 위해서 pH와 이온 구성에 변화를 준 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구는 기존의 치아 시편을 이용한 연구에서 각 치아 시편의 불균일성, 법랑질의 각 위치에 따른 침투 역학의 차이 등과 같이 광화에 연관되는 복잡한 요소를 단순화하여 HA에 대한 완충 용액의 직접적인 결정 성장 역학을 판단할 수 있을 것이며, 치아시편에서 어려운 정량적 분석을 통해 광화 과정을 이해하는 데 도움을 받을 수 있을 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 포화도가 동일하게 설계된 pH 4.
3인 실험 용액에서 더 많은 이온의 소모량을 보인 것, 즉, 더 많은 결정의 침착이 일어난 것이 실제로 pH가 낮은 환경에서 이온의 침전되는 driving force가 더 강한 것인지, 단지 더 많은 이온이 용액 내에 존재하기 때문에 더 많은 양의 결정이 침착된 것인지 정확히 알기는 어렵다. 이를 알아보기 위해서 pH와 이온 구성에 변화를 준 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
8-11 또한 이, 권 등은 이 실험에서 seed로 인간 법랑질과 합성 HA 두 종류를 사용하였는데, 이에 따른 결정의 형태와 양은 seed의 종류에 관계없이 그 표면적에만 영향을 받음이 밝혀졌다. 이를 통해 보아 합성 HA를 이용한 연구는 법랑질의 결정 침전 역학을 이해하는데 유용할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인산칼슘은 무엇인가?
인산칼슘은 치아와 골조직의 무기질을 이루는 주성분이며 이 중에서 수산화인회석(HA, hydroxyapatite)은 이러한 광물질의 원형으로 사료된다. 법랑질은 고도로 광화된 무기질로 구성되어 있으며 HA가 용적비로 90 - 92%의 비율을 차지한다.
법랑질 결정의 광화 작용를 연구하는데 있어서 합성 HA를 이용한 결정 성장의 기전을 조사하는 것이 의미있는 이유는 무엇인가?
인산칼슘은 치아와 골조직의 무기질을 이루는 주성분이며 이 중에서 수산화인회석(HA, hydroxyapatite)은 이러한 광물질의 원형으로 사료된다. 법랑질은 고도로 광화된 무기질로 구성되어 있으며 HA가 용적비로 90 - 92%의 비율을 차지한다.3 따라서 법랑질 결정의 광화 작용을 연구하는데 있어 합성 HA를 이용한 결정 성장의 기전을 조사하는 것은 의미 있는 일이다.
과포화용액에 의한 HA의 결정 성장의 관련 인자를 파악하는데 적절한 실험 방법은 무엇인가?
광화 기전을 연구하는 여러 방법론 중‘Seeded crystal growth’실험 모형은 과포화용액에 의한 HA의 결정 성장의 관련 인자를 파악하는데 적절하다고 알려진 실험 방법이며 많은 연구자에 의해 이 방법을 이용한 결정 성장 실험이 이루어져 왔다.4-7 이 실험 모형은 이미 형성된 법랑질 결정에 인접한 좁은 부위에서 발생하는 광화 과정을 재현한 것으로, 일정 속도로 일정한 농도의 유액을 흐르게 함으로써 법랑질 결정 을 둘러싸는 유체의 생리적 환경과 유사하도록 한 것이다.
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