"구강·안면 기형환자용 보형물의 항균성 높이는 신소재 개발"

연세대 치과대학 교수팀, 기존 소재 단점 보완할 'i-PMMA' 개발
폴리베테인 재료로 PMMA 덧입혀 침수성 높여…염증 반응은 감소

(왼쪽부터) 연세대학교 치과대학 교정과학교실의 최성환 교수·만갈 웃커시(Mangal Utkarsh) 박사와 치과생체재료공학교실의 권재성 교수/세브란스병원 제공

(서울=뉴스1) 강승지 기자 = 입술이 갈라져 태어난 구순구개열 등 구강·안면 기형 환자가 착용하는 보형물의 항균성을 높이는 소재가 개발됐다. 이 보형물은 침 등으로 인한 세균 감염 등에 취약해 제작 소재의 항균성이 중요하다.

연세대학교 치과대학은 교정과학교실의 최성환 교수·만갈 웃커시 박사와 치과생체재료공학교실의 권재성 교수 연구팀이 구강·안면 보형물을 만들 때 활용되는 기존 소재의 세균 오염 취약성 등을 보완한 신재료를 개발했다고 12일 밝혔다.

구순구개열같은 선천형 기형, 구강암 수술로 얼굴 일부를 절제한 기형 환자들은 구강 기능과 심미성을 높이기 위한 보형물을 착용한다. 보형물 제작 소재로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)가 가장 많이 사용된다.

PMMA는 강도가 높고 인체에 무해해 생체적합성이 높다. 하지만 소재 자체가 더러워지지 않는 방오성이 낮아 구강 장치 표면에 박테리아·곰팡이들이 달라붙어 세균막을 형성하면서 세균이 비정상적으로 많아지는 세균 불균형 상태를 초래한다.

이에 따라 연구팀은 PMMA의 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-PMMA에서 기존 PMMA보다 소재 표면에 곰팡이 생성 정도가 70% 줄었다. 액체로 인한 세균막 생성도는 40% 넘게 감소했다. 또 연구팀이 i-PMMA 표면에 생긴 세균막을 분석한 결과 기존 PMMA 소재와 달리 유익균인 와이셀라의 발현량이 2.3배 증가해 세균 불균형 상태를 억제했다.

연구팀은 i-PMMA가 산화세륨을 자체 발현하게 했다. 상처를 치유하고 염증 반응을 낮추는 물질인 산화세륨의 인체 전달력을 높이기 위해 10억분의 1m 크기 구멍으로 이뤄진 메조다공성 나노실리카(SBA-15) 재료를 소재 제작에 사용했다.

그 결과 i-PMMA가 발현하는 산화세륨이 염증 반응을 40% 감소시켰고, 항산화 단백질인 SOD1 발현량이 60% 더 증가했다. 또 피부 생성을 유도하는 콜라겐의 출현을 막는 MMP 효소 발현량도 산화세륨으로 인해 PMMA 대비 2.6배 줄었다.

최 교수는 "틀니, 보형물 등 구강‧안면 치료기 제작에도 단순 처방을 넘어 환자 건강과 회복을 최대한 추구하기 위해 제작 소재 개발이 중요하다"며 "i-PMMA 소재 개발로 세균 감염에 취약한 구강‧안면 기형 환자들이 기존보다 항균성이 높은 보형물을 사용할 수 있게 될 것"이라고 말했다.

연구 결과는 국제 생체재료학회 학술지 바이오머티리얼즈(Biomaterials, IF 15.304) 최신 호에 실렸다.

ksj@news1.kr