구순구개열 신소재 보형물 등장... "세균 위험 줄 것"

연세대 치대, 세균 오염 등 단점 보완한 소재 개발

구강 기형 시 착용하는 기존 보형물은 세균 감염에 취약하다. 입속 환경을 보다 건강하게 유지할 수 있는 신소재 보형물이 등장했다. [사진=ING alternative/게티이미지뱅크]

입술이 갈라져 태어나는 구순구개열 등 구강·안면 기형이 있는 환자, 구강암 수술로 얼굴 일부를 절제한 환자 등은 구강 기능과 심미성을 높이기 위해 보형물을 착용한다. 이 보형물이 침 등의 영향으로 세균에 감염되기 쉬운 단점이 있다. 이 때문에 보형물 소재는 '항균성'이 중요하다.

연세대 치대 교정과학교실 최성환 교수, 만갈 웃커시 박사, 치과생체재료공학교실 권재성 교수 연구팀이 기존 소재의 단점을 보완한 신재료를 개발했다.

보형물 제작에는 일반적으로 '폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)' 소재가 가장 많이 쓰인다. PMMA는 강도가 높고 인체에 무해해 생체적합성이 지만 방오성(더러워짐을 막는 성질)이 낮다. 구강 장치 표면에 박테리아, 곰팡이가 달라붙어 세균막을 만들어 세균 불균형 상태를 초래한다.

연구팀은 PMMA 한계점을 보완할 수 있는 소재 'i-PMMA(innovative PMMA)'를 개발했다. 침 등 액체로 인해 세균에 취약했던 점을 보완하기 위해 폴리베테인 재료로 소재를 덧입혀 친수성을 높였다.

오염도 평가 결과, i-PMMA는 기존 PMMA보다 소재 표면의 곰팡이 생성 정도가 70% 줄어들었다. 액체로 인한 세균막 생성도는 40% 넘게 감소했다.

i-PMMA 표면에 생긴 세균막을 분석한 결과에서는 유익균인 '와이셀라' 발현량이 PMMA보다 2.3배 많아 세균 불균형 상태 역시 억제된다는 점이 확인됐다.

연구팀은 i-PMMA가 산화세륨을 자체 발현하도록 만들었다. 산화세륨은 상처를 치유하고 염증 반응을 낮추는 물질이다. 산화세륨의 인체 전달력을 높이기 위해 10억분의1 미터 크기의 구멍으로 이뤄진 메조다공성 나노실리카(SBA-15) 재료를 소재 제작에 사용했다.

기능 평가 결과, i-PMMA가 발현하는 산화세륨은 염증 반응을 40% 감소시켰고, 항산화 단백질인 SOD1 발현량을 60% 증가시켰다. 피부 생성을 유도하는 콜라겐 출현을 막는 MMP 효소 발현량도 PMMA 대비 2.6배 줄어들었다.

이번 연구는 국제생체재료학회지 《바이오머티리얼즈(Biomaterials)》 최신호에 실렸다.

문세영 기자 (pomy80@kormedi.com)