치아 표면층 에나멜(법랑질)이 녹아서 생기는 충치로 전 세계 사람들이 시달리고 있다. 에나멜이 손상되면 자연치유는 불가능하다. 따라서 법랑질의 관리와 치료는 치의학의 주된 관심사 가운데 하나다.
중국 저장대학(Zhejiang University) 연구팀이 손상된 치아 '에나멜'을 복구하는 기술을 개발했다.
치아의 에나멜은 무기질과 미네랄로 구성된 조직으로 석회화 과정에 의해 형성된다. 에나멜 아세포라는 세포가 '에나멜 단백질'이라는 특수한 단백질을 분비하며 치아가 만들어진다.
에나멜 아세포는 치아의 형성 시기에만 존재한다. 다 자란 치아에는 에나멜 아세포가 존재하지 않기 때문에 손상된 에나멜을 근본적으로 자기 복구하는 것이 거의 힘들다.
저장대학 연구팀은 "에나멜 복잡한 결정 구조를 인산칼슘 이온 클러스터로 구성된 재료를 사용해 에나멜의 결정 성장을 유도할 수 있음을 밝혀냈다"고 발표했다.
연구 결과는 과학저널 사이언스 자매지인 사이언스 어드밴시즈(Science Advances)에 논문명 '생체모방 광학적 치아 에나멜 복구(Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth)'으로 8월 30일(현지시간) 게재됐다.
연구팀은 직경 1.5nm의 인산칼슘 이온 클러스터를 트리에틸아민(triethylamine)이라는 화학 물질을 사용해 에탄올에서 안정화시켜 응집을 막아 젤라틴 용액을 개발했다. 인산칼슘의 결정은 에나멜을 구성하는 주요 무기질 성분으로 알려져 있다.
실험용으로 제공된 인간의 치아에 용액을 바르면 초소형 이온 클러스터가 물고기 크기 형태의 에나멜 구조에 성공적으로 융합되어 48시간 이내에 최대 2.8㎛(마이크로미터) 두께로 치아를 코팅했다.
용액이 만들어낸 인공 에나멜은 인간 치아에 있는 에나멜보다 수백 배 얇다. 하지만, 연구팀은 반복해서 용액을 바르면 효과적으로 두껍게 할 수 있다고 설명했다.
연구팀은 "우리가 새롭게 재생한 에나멜은 자연의 에나멜과 같은 구조와 특성을 가지고 있다"며, "기존 충치 치료는 수지 충전재 등이 사용되고 있지만, 이번 발견으로 인공 에나멜을 이용한 치료의 실현이 가능하게 될 것으로 보인다"고 말했다. 또 "앞으로 연구가 순조롭게 진행될 경우 1~2년 이내에 인간에 대한 임상 시험을 실시할 계획"이라고 덧붙였다.
이번에 개발된 젤라틴 용액에 대한 큰 걱정은 안정화를 위해 사용되는 아민의 독성이다. 연구팀은 과정에서 화학 물질이 증발하기 위해 트리에틸아민이 인체에 악영향을 미치는 것은 아니라고 추정하고 있다.
하지만 지금은 임상 시험 전에 실험용 쥐로 안전성을 확인하는 단계로, 앞으로 인간에 대한 임상 시험에서 안전성이 확인될 경우 수년 안에 치과에서 충치치료가 가능할 것으로 보인다.
이처럼 충치치료에 새로운 접근법이 나오고 있지만 최선의 방법은 '충치 예방'에 있다.
KPI뉴스 / 김들풀 전문기자 itnews@kpinews.kr
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