[논문]세륨옥사이드나노입자(Cerium oxide nano particles: CNPs)를 함유한 치면열구전색재의 Streptococcus mutans 부착량 변화

이성숙; 박영민; 김동애

doi:10.13065/jksdh.20200049

세륨옥사이드나노입자(Cerium oxide nano particles: CNPs)를 함유한 치면열구전색재의 Streptococcus mutans 부착량 변화
Changes in the amount of adhesion of Streptococcus mutans to pit and fissure sealant incorporating cerium oxide nano particles(CNPs) 원문보기

JKSDH : Journal of Korean Society of Dental Hygiene = 한국치위생학회지, v.20 no.4, 2020년, pp.535 - 543

이성숙 (여주대학교 치위생과) , 박영민 (여주대학교 치위생과) , 김동애 (여주대학교 치위생과)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The aim of this study was to investigated the surface roughness and change in the amount of adhesion of Streptococcus mutans to the commercial pit and fissure sealant containing cerium oxide nano particles(CNPs). Methods: The CNPs was incorporated into a commercial pit and fissure sealant at 0-4.0 wt%. Disk Specimens (ϕ 10 mm × 2 mm) were prepared by light polymerization the front and back for 40s. Average surface roughness was measured and Streptococcus mutans adhesion was observed under confocal laser scanning microscopy (CLSM) after 24 hour. Data were statistically analyzed by one-way ANOVA and Tukey HSDa post-hoc test. Results: Difference of the surface roughness(Ra) between groups was not statistically significant in both non CNPs group and CNPs group(p>0.05). In CNPs group, the amount of S. mutans adhesion was significantly different between control group and decreased in order of CNPs 4.0, CNPs 0.5, CNPs 1.0 and CNPs 2.0(p<0.05). Conclusions: Within the limitation of this study, these aspects of oral bacteria performances suggest potential usefulness of the CNPs incorporation, especially CNPs 1% and 2%, in pit and fissure sealant for inducing antibacterial effect.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기존의 치면열구전색재에 CNPs를 농도별로 첨가하여 치면열구전색재를 제조하고 표면거칠기와 세균부착을 평가함으로써 항균효과가 우수한 새로운 치면열구전색재를 개발하여 구강 양대 질환 중 하나인 치아우식증을 예방하는데 기여하고자 한다.
이에 본 연구는 항균물질로 바이오의학 분야 활용으로 잠재성이 높은 CNPs 효과를 확인하기 위해 불소 성분이 방출되지 않으며 non- filler 형태의 상업용 치면열구전색재에 첨가하여 표면거칠기의 특성과 표면에 나타나는 Streptococcus mutans의 부착도를 평가하여 새로운 치면열구전색재의 항균성을 평가하고자 한다.

제안 방법

이에 본 연구는 항균효과가 입증된 CNPs를 상업용 치면열구전색재(Concise^TM)제품에 농도별로 첨가하여 새로운 치면열구전색재를 제조한 후 표면거칠기와 세균 부착실험을 통해 항균력을 평가하였다. 세균부착 기전에 영향을 미치는 요소는 표면의 특성과 밀접한 관련이 있으며 거친 표면은 세균부착에 필요한 표면적을 증가시키고 세균 군집을 탈락시키는 전단력에 대한 저항력을 증가시키는 작용을 한다[27].
치면열구전색재(Concise^TM)에 CNPs를 무게비(wt%)로 계산하여 0, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0%를 혼합한 후 초음파기를 이용하여 균일하게 분산하였다. 이때 빛과 발생하는 열을 방지하기 위하여 갈색병을 호일로 감싼 후 얼음을 넣어 분산하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 시편은 테프론 몰드로 제작된 디스크 형태의 Φ 10 mm, 2 mm 내부에 CNPs를 첨가한 복합 치면열구전색재를 기포가 생기지 않도록 주입 후 앞. 뒷면 각각 40초씩 광중합하여 제작된 시편은 37℃ 100% 상대습도 항온수조에 1시간 보관 후 시편을 제거하였다.
사용한 균주는 Streptococcus mutans(ATCC 25175)이며 멸균한 Brain Heart Infusion(BHI, Difco laboratories, Dickinson)배지에 5% CO₂37℃ incubator에서 배양하였으며, 멸균된 시편 위에 배양된 균주 1x 10^{^8} CFU/ml의 균주 100 ㎕를 5% CO₂의 37℃ incubator에서 1시간 보관하였다. 시편을 PBS 용액으로 세척 후 12-well plate에 BHI 배양액을 넣은 후 균주의 활성화를 위해 incubator에서 3시간 배양한다.
뒷면 각각 40초씩 광중합하여 제작된 시편은 37℃ 100% 상대습도 항온수조에 1시간 보관 후 시편을 제거하였다. 시편은 각 실험군마다 5개씩 총 25개를 제작하였으며 제작된 시편은 SiC #400, 800, 1200 grit를 이용하여 연마한 후 세척하여 EO가스 멸균법을 사용하여 모든 시편을 멸균하였다(Person meidcal, Korea).

데이터처리

통계분석은 PASW Statistics 20.0 (IBM SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 일원배치분산분석을(one-way ANOVA)하였으며 사후분석은 Tukey HSD^a 다중비교 분석 p<0.05 유의수준에서 각 군의 통계 비교분석을 실시하였다.

성능/효과

2. 세균부착량은 CNPs 0, CNPs 4.0, CNPs 0.5, CNPs 1.0, CNPs 2.0 순으로 유의하게 낮은 부착률을 보였다(p<0.05).
3. CLSM 관찰결과 CNPs를 첨가한 실험군에서 다량의 붉은색 사멸균이 관찰되었다.
mutans는 치아 표면에 부착하여 바이오필름을 형성하고 초기 치아우식증을 유발하는 질환으로 부착 정도를 연구하여 항균효과를 평가하였다. CNPs 농도별 첨가에 따른 부착실험 결과 시간이 경과하면서 첨가하지 않은 CNPs 0 실험군에 비해 부착률이 감소하는 양상을 보였으며 CNPs 1.0과 CNPs 2.0 실험군에서 뚜렷하게 통계적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.05)[Fig. 2], CNPs 4.
3]에 나타내었다. Streptococcus mutans균 CNPs 0 (0.07-0.49 nm), CNPs 0.5 (0.03-0.31 nm), CNPs 1.0 (0.02-0.26 nm), CNPs 2.0 (0.02-0.22 nm), CNPs 4.0 (0.03-0.33 nm) 로 CNPs를 첨가하지 않은 CNPs 0에 비해 CNPs를 첨가한 모든 실험군에서 통계적 유의한 차이를 보였으며 특히 CNPs를 1.0 wt%와 2.0 wt% 첨가한 실험군에서 매우 낮은 값을 보여 뚜렷한 통계적 유의한 차이를 보였다(p<0.05)[Table 2][Fig. 2].
Streptococcus mutans을 CLSM으로 붉은색으로 나타나는 사멸 균을 관찰한 결과 CNPs 0에서 관찰된 양이 가장 적었으며 CNPs 첨가한 실험군에서 사멸 균이 관찰되었으며 특히 CNPs 2.0실험군에서 가장 많은 사멸 균이 관찰되었다[Fig. 3].

후속연구

CNPs를 활용하여 항균효과를 입증하였으나 향후 다양한 구강 세균에 대한 명확한 항균효과 메커니즘과 바이오의학 분야에서의 CNPs 응용에 대한 좀 더 깊은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이는 농도에 의한 영향뿐만 아니라 세균부착은 재료 표면과 부착된 세균표면의 반데르발스 힘에 의한 물리적 결합에 의한 원자간 인력에 의해 형성되는 표면에너지의 영향으로 보여진다[28]. 그러므로 본 연구에서는 평가하지 않았으나 정확한 원인 규명을 위해서는 표면에너지와 세균부착의 연관성 연구가 필요할 것으로 여겨진다. CLSM 관찰결과 CNPs를 첨가한 실험군에서 첨가하지 않은 실험군에 비해 붉은색으로 보이는 사멸 균이 다량 관찰되었으며 특히 CNPs 2.
이상의 본 연구 결과로 CNPs를 치면열구전색재에 첨가 시 항균효과 증진이 가능하며 새로운 치면열구전색재 소재의 잠재성을 입증하였으나 실제 구강 내 환경에 존재하는 다양한 균주에 대한 평가가 이루어지지 못한 한계점이 있다. 향후 다양한 구강 내 균주에 대한 평가와 CNPs의 합성 방법, 표면특징, 크기, 농도, pH 등 소재의 다양한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
이상의 본 연구 결과로 CNPs를 치면열구전색재에 첨가 시 항균효과 증진이 가능하며 새로운 치면열구전색재 소재의 잠재성을 입증하였으나 실제 구강 내 환경에 존재하는 다양한 균주에 대한 평가가 이루어지지 못한 한계점이 있다. 향후 다양한 구강 내 균주에 대한 평가와 CNPs의 합성 방법, 표면특징, 크기, 농도, pH 등 소재의 다양한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치아우식증을 일으키는 중요한 원인균은 무엇인가?	치아우식증은 치의학의 발달에도 불구하고 치주질환과 더불어 구강병의 양대 질환으로 다양한 연령층에서 문제점을 야기하고 있다[1]. 치아우식증은 구강 내 상주하는 세균 중 Streptococcus mutans(S. mutans)가 우식증을 일으키는 중요한 원인균으로 탄수화물 대사 작용으로 산을 생성하여 치아 표면에 부착하고 법랑질을 탈회하여 우식증을 유발한다[2,3]. 이러한 치아우식증을 예방하기 위해 치면세균막조절, 불소이용, 식이조절, 잇솔질교육, 치면열구전색재 수복 등 다양한 방법이 있으며 이 중에서 가장 효과적인 예방법이 치면열구전색재 수복이다[4,5].
	치아우식증을 예방하는 방법은 무엇이 있는가?	mutans)가 우식증을 일으키는 중요한 원인균으로 탄수화물 대사 작용으로 산을 생성하여 치아 표면에 부착하고 법랑질을 탈회하여 우식증을 유발한다[2,3]. 이러한 치아우식증을 예방하기 위해 치면세균막조절, 불소이용, 식이조절, 잇솔질교육, 치면열구전색재 수복 등 다양한 방법이 있으며 이 중에서 가장 효과적인 예방법이 치면열구전색재 수복이다[4,5]. 우식증의 발생 빈도가 높은 부위는 치아의 형태학적 특징인 깊은 소와와 열구가 존재하는 교합면 부위다.
	치아우식증의 발생 빈도가 높은 부위는 어디인가?	이러한 치아우식증을 예방하기 위해 치면세균막조절, 불소이용, 식이조절, 잇솔질교육, 치면열구전색재 수복 등 다양한 방법이 있으며 이 중에서 가장 효과적인 예방법이 치면열구전색재 수복이다[4,5]. 우식증의 발생 빈도가 높은 부위는 치아의 형태학적 특징인 깊은 소와와 열구가 존재하는 교합면 부위다. 이러한 특징은 구강 내 미생물과 음식물잔사 저류의 장소를 제공하고 단순한 기계적 방법으로 제거가 어려우며 국소적인 불소이용은 평활면에는 효과적이나 교합면 부위의 우식예방 효과에는 미흡하다[4,6].

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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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