[논문]치과 보철 재료 표면에서 MnO2-diatom microbubbler의 세균막 제거 효과 연구: In vitro study

이은혁; 서용범; 권호범; 임영준; 공현준; 김명주

doi:10.4047/jkap.2020.58.1.14

치과 보철 재료 표면에서 MnO2-diatom microbubbler의 세균막 제거 효과 연구: In vitro study
The biofilm removal effect of MnO2-diatom microbubbler from the dental prosthetic surfaces: In vitro study 원문보기

대한치과보철학회지 = The journal of Korean academy of prosthodontics, v.58 no.1, 2020년, pp.14 - 22

이은혁 (서울대학교 치의학대학원 치과보철학교실) , 서용범 (일리노이대학 화학 및 생물분자공학과) , 권호범 (서울대학교 치의학대학원 치과보철학교실) , 임영준 (서울대학교 치의학대학원 치과보철학교실) , 공현준 (일리노이대학 화학 및 생물분자공학과) , 김명주 (서울대학교 치의학대학원 치과보철학교실)

초록
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목적: 본 연구의 목적은 보철 재료 표면에서 MnO₂-diatom microbubbler (DM)의 세균막 제거 효과를 기존에 치과 임상에 구강세정제로 사용되고 있는 성분들과 비교하여 이 재료가 구강세정제로 사용될 수 있는 가능성을 평가하는 것이다. 재료 및 방법: 이산화망간 나노 시트가 도핑된 DM을 만들었고, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 형태에 대한 관찰 및 도핑된 MnO₂의 성분 분석을 시행하였다. 3% 과산화수소수에서 DM의 반응을 시간에 따라 관찰하기 위해 실체 현미경을 이용하였다. 보철 재료 표면의 세균막 제거 효과를 평가하기 위해 비귀금속 합금, 지르코니아, 레진 시편을 제작하였고 치아우식의 원인균이며 호기성 세균인 Streptococcus mutans와 치주질환의 원인균이며 혐기성 세균인 Porphyromonas gingivalis 세균막을 각각 형성하였다. 형성된 세균막에 3% 과산화수소수와 DM을 처리하였을 때 세균막 제거 효과를 클로르헥시딘 글루코네이트와 3% 과산화수소수의 경우와 crystal violet 염색 실험을 통해 비교 평가하였다. 결과: 속이 빈 원통 형태의 규조류에 이산화망간 성분이 발견되었고, 3% 과산화수소수에서 기체를 만들어내는 것을 확인할 수 있었다. 실험에 이용된 모든 재료에서 DM을 처리한 군이 클로르헥시딘 글루코네이트나 3% 과산화수소수 단독으로 사용한 군에 비해 통계적으로 유의하게 세균막을 효과적으로 제거하였다. 결론: MnO₂-diatom microbubbler는 보철 재료 표면의 세균막을 기존의 구강세정제 성분에 비해 더 효과적으로 제거할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The aim of this study is to evaluate the effectiveness of MnO2-diatom microbubbler (DM) on the surface of prosthetic materials as a mouthwash by comparing the biofilm removal effect with those previously used as a mouthwash in dental clinic. Materials and methods: DM was fabricated by doping manganese dioxide nanosheets to the diatom cylinder surface. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the morphology of DM and to analyze the composition of doped MnO2. Stereomicroscope was used to observe the reaction of DM in 3% hydrogen peroxide. Non-precious metal alloys, zirconia and resin specimens were prepared to evaluate the effect of biofilm removal on the surface of prosthetic materials. And then Streptococcus mutans and Porphyromonas gingivalis biofilms were formed on the specimens. When 3% hydrogen peroxide solution and DM were treated on the biofilms, the decontamination effect was compared with chlorhexidine gluconate and 3% hydrogen peroxide solution by crystal violet staining. Results: Manganese dioxide was found on the surface of the diatom cylinder, and it was found to produce bubble of oxygen gas when added to 3% hydrogen peroxide. For all materials used in the experiments, biofilms of the DM-treated groups got effectively removed compared to the groups used with chlorhexidine gluconate or 3% hydrogen peroxide alone. Conclusion: MnO2-diatom microbubbler can remove bacterial membranes on the surface of prosthetic materials more effectively than conventional mouthwashes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구는 기존에 구강세정제로 사용되지 않았던 새로운 재료인 DM의 효과를 소개하고 그 가능성을 제시하는 것에 목적을 두었다. 실제 구강세정제로 사용되기까지 다양한 농도와 적용 시간에 따른 효과에 대한 추가 실험 및 세포 실험과 동물 실험을 통한 안정성 검증 등이 추후 더 필요할 것으로 생각된다.

제안 방법

구강세정제로 기존에 사용되던 CHX와 3% 과산화수소수, 그리고 새롭게 고안한 방법인 DM의 세균막 제거 효과를 알아보기 위해 세균막을 crystal violet으로 염색하여 흡광도를 측정해 그 효과를 비교하는 실험을 진행하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 S. mutans는 호기성 세균으로 산성 물질을 통해 치아우식을 유발하는 세균이며,³¹ P. gingivalis는 혐기성 세균으로 단백질을 분해하며 치주질환이나 임플란트주위염 등의 원인균이다.^32,33 때문에 P.
DM의 주사전자 현미경(SEM) 이미지는 Phenom ProX (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 이용하여 15kV로 촬영하였다. 실험에 사용된 시편은 직경 10 mm, 두께 2 mm의 원판 형태로 제작하였고 사용한 재료는 지르코니아, 레진, 비귀금속 합금이다. 시편의 디자인은 Meshmixer (Autodesk research, New York, NY, USA)를 이용하였고 (Fig.
이번 연구에서 세균막 제거 효과를 확인하고자 하는 MnO₂-diatom microbubbler를 제작하기 위해 (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)와 반응하여 아민기로 치환된 규조류 입자를 준비하였다. 온도계, 환류 응축기, N₂ 가스관이 장착된 3구 둥근 바닥 플라스크 내에 60 mL의 톨루엔을 담고, 여기에 2 g의 규조류 입자를 넣었다.

데이터처리

Crystal violet 세균막 염색 실험을 통해 PBS로 세척한 대조군과 각각의 실험군(CHX, H₂O₂, H₂O₂ + DM group)의 평균 비교를 위해 one-way ANOVA를 이용하였다. 두 군 사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있는지 여부는 Tukey’s test로 검정하였다.
+ DM group)의 평균 비교를 위해 one-way ANOVA를 이용하였다. 두 군 사이에서 통계학적으로 유의한 차이가 있는지 여부는 Tukey’s test로 검정하였다. 검정에 사용된 프로그램은 Prism 8 (GraphPad, San Diego, CA, USA)이다.

성능/효과

속이 빈 원통 형태의 규조류의 이산화망간 나노 시트가 성공적으로 도핑되었음을 확인하였다. 합성된 MnO₂-diatom microbubbler 를 3% 과산화수소수 용액과 함께 처리하였을 때 산소 기체 방울이 생성되었고, 세균막이 형성된 시편에 적용하였을 때 클로르헥시딘 글루코네이트나 과산화수소수에 비해 세균막을 더 효과적으로 제거하였다. 이 재료를 실제 구강세정제로 사용하기 위해서는 적용 농도와 시간에 따른 효과에 대한 추가 연구 및 안정성 검증이 더 필요할 것이다.

후속연구

이번 연구는 기존에 구강세정제로 사용되지 않았던 새로운 재료인 DM의 효과를 소개하고 그 가능성을 제시하는 것에 목적을 두었다. 실제 구강세정제로 사용되기까지 다양한 농도와 적용 시간에 따른 효과에 대한 추가 실험 및 세포 실험과 동물 실험을 통한 안정성 검증 등이 추후 더 필요할 것으로 생각된다.
합성된 MnO₂-diatom microbubbler 를 3% 과산화수소수 용액과 함께 처리하였을 때 산소 기체 방울이 생성되었고, 세균막이 형성된 시편에 적용하였을 때 클로르헥시딘 글루코네이트나 과산화수소수에 비해 세균막을 더 효과적으로 제거하였다. 이 재료를 실제 구강세정제로 사용하기 위해서는 적용 농도와 시간에 따른 효과에 대한 추가 연구 및 안정성 검증이 더 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	구강 위생 관리와 치태 관리는 무엇으로 분류할 수 있나?	구강 위생 관리가 제대로 이루어 지지 않는다면 구강 내에 존재하는 세균들이 치아나 보철물 표면에 침착되어 세균막을 형성하게 되어 치아우식이나 치주질환의 원인이 될 수 있다.1 이를 방지하기 위해 적절한 구강 위생 관리와 치태 관리가 필요한데, 기계적 방법과 화학적 방법으로 분류할 수 있다.2,3
	MnO2-diatom microbubbler은 어떠한 특징들을 가지고 있나?	최근 재료학 분야에서 MnO2-diatom microbubbler (DM)라는 재료가 소개되었는데, 치태 제거 및 구강위생 위지에 대한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대되는 특징들을 갖고 있다.15 이 재료는 제한된 공간의 세균막을 제거하기 위해 만들어진 미세 입자로, 원통 형태의 규조류 실리카에 이산화망간(MnO2) 나노 시트를 도핑하여 만들었다.
	MnO2-diatom microbubbler는 무엇을 도핑하여 만들었나?	최근 재료학 분야에서 MnO2-diatom microbubbler (DM)라는 재료가 소개되었는데, 치태 제거 및 구강위생 위지에 대한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대되는 특징들을 갖고 있다.15 이 재료는 제한된 공간의 세균막을 제거하기 위해 만들어진 미세 입자로, 원통 형태의 규조류 실리카에 이산화망간(MnO2) 나노 시트를 도핑하여 만들었다. 이렇게 만든 DM을 3% 과산화수소에 일정 농도로 잘 섞은 용액을 세균막이 생성된 부위에 도포 하였을 때, 과산화수소수에서 DM은 지속적으로 산소 가스 기포를 생성하며 이를 동력으로 하여 스스로 운동성을 가지고 움직이고, 세균막의 세포 외 고분자 물질(Extracellular polymeric substance)을 관통하여 그 안에 미세 기포를 계속 생성하며 세균을 효과적으로 제거할 수 있다고 보고되었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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