KR101728459B1

KR101728459B1 - 장기 방출성 및 항균성을 갖는 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101728459B1
Application number: KR1020150022707A
Authority: KR
Inventors: 배지명; 김아진
Original assignee: 원광대학교산학협력단
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2017-04-19
Also published as: KR20160100129A

Abstract

본 발명은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin), 에탄올 또는 에틸 아세테이트인 용매, 및 불소 화합물로 이루어지는 지속적인 불소 방출성을 갖는 치아 도포용 불소 함유 조성물 및 그 제조방법 및 상기 조성물에 항균물질을 추가로 포함하는 항균성 불소 함유 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 치아 도포용 불소 함유 조성물은 최적의 배합조건에 의해 물성 및 부착성이 높아 도포 후 장기간 지속적으로 유의성 있게 높은 불소 방출량을 나타낼 뿐만 아니라 치아 경도 증가를 효과까지 나타내며, 여기에 항균물질을 추가적으로 포함하므로서 S. mutans에 대한 가장 효과적인 항균성을 나타내므로 치아 우식증 예방을 위한 항균성 치아 도포용 불소 함유 조성물 및 불소 바니쉬 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

장기 방출성 및 항균성을 갖는 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물 및 그 제조방법{Rosin based dental composition comprising fluoride for releasing fluoride with long-term sustained release pattern and having antibacterial activity, and manufacturing method thereof}

본 발명은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin), 에탄올 또는 에틸아세테이트인 용매, 및 불소 화합물로 이루어지는 지속적인 불소 방출성을 갖는 치아 도포용 불소 함유 조성물 및 그 제조방법 및 상기 조성물에 항균물질을 추가로 포함하는 항균성 불소 함유 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 따른 불소 지속 방출성 조성물은 불소 이온을 서서히 방출함으로써 장기간에 걸쳐 치아 조직에 높은 항우식성을 부여하므로, 치과용 접착재, 치과용 충전재, 치과용 지지대 구축용 레진, 소와 열구 봉쇄재, 치과용 코팅재, 치과용 시멘트, 지각과민처치제, 치과용 불소바니쉬 등으로 사용되기에 바람직하다.

구강 내 치아는 지속적인 탈회와 재광화에 노출되어 있다. 치아의 표면에 탄수화물이 남아 있게 되면 치면세균막의 박테리아가 활동하여 산을 생성하여 pH가 떨어져 탈회가 일어난다. 칼슘과 인산염 이온이 침착되어 pH가 오르면 역으로 재광화가 일어난다(Margeas, 2006).

불소를 방출하는 제재의 법랑질의 재광화에 대한 유용성은 여러 연구에 의해 증명되고 있다(Burke 등, 2006; Rodrigues 등, 2008). 치아의 법랑질은 주로 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)인 무기질로 구성되어 있다. 고농도의 불소가 도포되면 치아 표면에 불화칼슘이 형성되지만 불화칼슘은 타액이나 알칼리 용액에 쉽게 없어지며(Seppa, 2004), 항우식 작용이 효과적이지 않다는 연구결과도 있다(Delbem 등, 2009). 하지만 저농도의 불소가 도포되면 법랑질의 결정 구조내에 불화인회석이 형성된다. 불화인회석은 수산화인회석보다 탈회에 대한 저항성이 높으며 재광화를 촉진시켜 치아 우식 예방에 효과적이라고 보고되고 있다(Seppa, 2004).

치아우식을 예방하는 방법은 구강 위생 관리, 치면열구전색재, 식이조절, 불소 적용 등 여러 가지가 있다. 불소는 전신적으로나 국소적으로 투여된다. 전신적으로 불소화된 상수도를 복용하거나, 불소 정제를 복용하는 방법이 있다. 국소적으로는 불소 바니쉬, 불소겔, 불화나트륨 수용액, 불소폼과 불소치약 등이 있다. 불소 바니쉬는 점성이 있어 치아에 잘 부착되며 타액과 접촉하게 되면 경화된다(Delbem 등, 2009). 그 결과 법랑질 표면, 치면세균막, 타액으로 불소가 방출되며, 다른 불소 제재에 비해 장기간 불소를 방출하는 장점이 있어 널리 이용되고 있다(Modeer 등, 1984; Petersson, 1993; Delbem 등, 2009).

불소 바니쉬와 다른 국소 불소도포 제재를 비교한 몇몇의 연구가 있다. Tewari 등(1990)은 Duraphat, 2% 불화나트륨 수용액과 1.23% APF 겔을 비교해본 결과 불소를 적용하고 2년 6개월 이후의 치아우식이 2% 불화나트륨 수용액은 28%, APF는 37% 감소한 것에 비해 불소 바니쉬는 74%로서 치아우식이 큰 비율로 감소하였다고 보고하였다. 유럽에서 수행된 임상연구에서는 불소 바니쉬가 영구치 우식을 18%∼77% 감소시켰음이 증명되었다(de Bruyn과 Arends, 1987).

불소 바니쉬의 성분은 레진 베이스, 용매, 불소로 구성되어 있다. 레진 베이스는 송진(colophony), 폴리우레탄(polyurethane), 레진강화형 글라스아이오노머(resin modified glass ionomer), 메틸 살리칼레이트(methyl salicalate), 폴리아마이드(polyamide) 등이 사용되고 있으며, 용매는 대부분 에탄올을 사용하지만, 에틸 아세테이트를 사용하는 것도 있다. 불소는 5% NaF를 주로 사용하는데 디플루오로실란(difluorosilane)을 사용한 제품도 있다. Attin 등(2005)의 연구에서 수용성 레진 제재의 불소 바니쉬(Mirafluorid)와 천연레진 제재 불소 바니쉬(Duraphat)를 비교한 결과 천연레진 제재 불소 바니쉬가 수용성 레진 제재의 불소 바니쉬보다 치아 표면에 높은 불소 침착을 나타내었다. 불소 바니쉬는 APF 겔보다 두 배 가까운 불소 농도를 갖고 있지만 어린이에게 인체위해성이 나타내지 않는다고 보고되었다(Seppa, 2004). Roberts와 Longhurst(1987)의 연구에 의하면 불소 바니쉬를 도포할 때 2세에서 14세의 아동들에게 보통 5.2 mg을 사용하는데 이 정도의 불소의 양으로는 급성독성을 일으키지 않는다고 한다. 불소 바니쉬가 치아의 표면에 부착되어 있기 때문에 점진적으로 불소를 섭취할 수 있지만 불소의 일부분은 우리 몸에 흡수되지 않고 바로 배출되기도 한다. 불소 바니쉬를 오랜 기간 사용하고 있는 유럽에서도 불소에 의한 급성 중독 증상을 보였다는 보고는 없다(Shen과 Autio-Gold, 2002). WHO에 의하면 체중 1 kg 당 1 mg이상 섭취하게 되면 급성 불소 중독 증상을 보인다고 하는데, 위의 연구처럼 5% 불소 바니쉬 5.2 mg을 구강에 도포하게 되면 0.26 mg의 불소를 섭취하게 되기 때문에 불소 바니쉬는 다른 어느 불소제재 보다 우리 몸에 안전하다고 볼 수 있다.

치아 우식증을 예방할 수 있는 유효농도는 연구마다 다양하게 보고되고 있다. Featherstone(1999)는 구강 타액의 불소 농도가 0.03 ppm이면 치아우식을 예방할 수 있다고 하였으며, Leverett 등(1993)과 Featherstone(1999)는 구강 타액의 불소 농도가 0.04 ppm 이상을 유지하게 되면 치아 우식증의 위험성을 낮춘다고 보고하고 있다. Gibbs 등(1995)는 0.06 ppm의 불소 농도로 법랑질의 재석회화가 촉진된다고 보고하고 있으며, Page(1991)는 불소가 함유된 치약으로 칫솔질을 하였을 때 타액이 0.014 ppm의 불소 농도를 갖게 되어 약산성 용액에서 72시간동안 탈회가 방지되며 항우식 효과가 있다고 밝혔다.

불소 바니쉬는 초기에 급속히 불소를 방출하고 그 이후 급격히 불소의 방출량이 감소되는데 Shen과 Autio-Gold(2002)의 연구에서도 불소 바니쉬의 불소 이온이 9일 동안 97%가 방출되었다. 따라서 지속적으로 오랜 시간 치아우식을 예방할 수 있는 유효농도를 지속할 수 있는 불소 바니쉬의 제작이 필요하다.

스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)는 치아우식에 영향을 끼치는 주요한 병원균이다(Bowden과 Li 1997). 이 균은 치아 표면에 강하게 부착하여, 발효성 탄수화물로부터 pH를 낮추는 산을 생산하기 때문에 미네랄 손실을 유발한다. 치면세균막은 S. mutans가 강하게 접착하게 하여 치아우식을 일으키는 원인이라고도 여겨진다(Bowden과 Li 1997, Pinar Erdem 등, 2012). 불소 바니쉬를 적용한 후에 S. mutans의 수가 감소되었다는 연구결과들이 있다(Jeevarathan 등, 2007). 하지만 Beltran-Aguilar 등(2000)의 연구에서는 Duraphat 불소 바니쉬를 어린이들에게 사용하였을 때 구강의 타액과 치면세균막이 붙어 있는 곳의 S. mutans의 수가 크게 영향을 받지 않는다고 하였으며, 불소 바니쉬의 치아우식을 억제하는 효과는 초기우식병소의 재광화가 일어나기 때문으로 보인다고 하였다. 따라서 실제로 불소 바니쉬 자체가 S. mutans에 대한 항균효과를 가지고 있는지 확인해볼 필요가 있다. 또한 불소 바니쉬에 항균물질을 첨가하여 어떤 물질과 어떤 제재의 불소 바니쉬가 만났을 때 가장 큰 항균효과를 보이는지 평가할 필요가 있다.

현재까지 불소 바니쉬에 클로르헥시딘(chlorhexidine)을 제외하고 항균물질을 첨가하여 항균성을 평가한 연구는 없다. 클로르헥시딘(Chlorhexidine)은 항균, 항우식, 재광화 역할을 하며 약간의 독성을 가지고 있다고 보고되고 있다(Pinar Erdem 등, 2012). 클로르헥시딘(Chlorhexidine)은 S. mutans에 특히 효과적인 것으로 알려져 있고 임상적으로 구강세정제나 근관 처치제로도 사용되고 있다(Keltjens 등, 1992). Kitagawa 등(2014)의 연구에 의하면 12-메트아크릴로일옥시도데실피리디니움 브로마이드(12-methacryloyloxydodecylpyridinium bromide, MDPB)라는 항균성 프라이머는 이 재료와 직접 접촉되는 부위에만 항균효과를 볼 수 있는데 이 재료를 치아에 적용 후 치아를 치면세균막이 둘러싸게 되면 구강 내 세균에 영향을 줄 수 없다. 최근에는 항균효과를 높이고, 항생물질에 대한 부작용을 줄이기 위해서 천연물질에 관한 연구가 관심을 끌고 있다(Cunha, 2001). 그 중에서 프로폴리스는 독성이 적고, 프로폴리스 추출물이 치아 우식균에 항균효과를 나타낸다는 연구가 보고되고 있으며, 실제로 바니쉬에 프로폴리스를 첨가한 연구들도 보고되고 있다(De Luca 등, 2014). 잔토리졸(Xanthorrhizol)은 구강 내 세균에 대해 뛰어난 항균효과를 나타내며, 특히 S. mutans에 대하여 뛰어난 항균효과를 나타낸다고 보고되고 있다(Shim 등, 2000). 또한 동시에 세포독성이 없는 불소 바니쉬 제작이 필요하며, 불소 방출에 따른 치아표면의 경도 및 치아 표면 성분의 변화를 관찰할 필요가 있다.

한국등록특허 제1,103,138호 한국등록특허 제1,432,336호 한국공개특허 제2011-0093678호 한국공개특허 제2008-0043779호

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본 발명의 목적은 다음과 같다.

1) 장기간 지속적으로 유효농도 이상의 불소를 방출하는 치아 도포용 불소 함유 조성물을 제공하는 것이다.

2) 불소바니쉬 자체의 항균성을 평가해보고 불소 함유 조성물에 항균물질을 첨가하여 S. mutans에 대한 가장 효과적인 항균성을 보이는 항균성 치아 도포용 불소 함유 조성물을 제공하고 동시에 생체적합성을 평가하고자 한다.

3) 불소 방출 시간에 따른 치아표면의 경도 및 치아 표면 성분의 변화를 규명하여, 최적의 효과를 나타내는 치아 도포용 불소 함유 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 최적의 효과를 나타내는 치아 도포용 불소 함유 조성물을 제공하고자 불소가 치아표면에 미치는 영향을 평가하기 위하여 불소 방출 시간에 따른 치아표면의 경도 및 치아 표면 성분의 변화를 확인하였으며, 제공하고자 하는 치아 도포용 불소 함유 조성물의 불소방출량과 항균성, 생체적합성, 치아표면의 경도, 주사전자현미경 관찰 및 성분 변화를 시판되는 4종의 불소 바니쉬와 비교함으로써 장기간 지속적으로 유효농도 이상의 불소를 방출할 수 있는 새로운 불소 바니쉬를 제공한다.

본 발명에 따른 치아 도포용 불소 함유 조성물은 최적의 배합조건에 의해 물성 및 부착성이 높아 도포 후 장기간 지속적으로 유의성 있게 높은 불소 방출량을 나타낼 뿐만 아니라 치아 경도 증가 효과까지 나타내며, 여기에 항균물질을 추가적으로 포함하여 S. mutans에 대한 가장 효과적인 항균성을 나타내므로 치아 우식증 예방을 위한 항균성 치아 도포용 불소 함유 조성물 및 불소 바니쉬로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1의 A는 불소 바니쉬의 구성분을 혼합하기 위해 사용된 기구의 사진이며, B는 불소 바니쉬를 셀룰로이드 스트립에 도포하는 사진이다.
도 2는 우치에 불소 바니쉬를 처치하는 과정을 순서대로 촬영한 사진으로, A는 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티 왁스로 채우는 사진이고, B는 깨끗한 협면에 10 × 7 mm의 테잎을 붙이는 사진이며, C는 테이프를 붙인 이외의 치아 표면에 매니큐어를 도포하는 사진이고, D는 테이프를 제거하는 사진이며, E는 테이프 제거 부위에 불소 바니쉬를 도포하는 사진이다.
도 3은 셀룰로이드 스트립에서 에탄올 함량에 따른 광중합 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 3의 누적 그래프이다.
도 5는 셀룰로이드 스트립에서 에틸 아세테이트 함량에 따른 광중합 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 5의 누적 그래프이다.
도 7은 우치에서 TEGDMA 함량에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 7의 누적 그래프이다.
도 9는 우치에서 용매 종류에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 셀룰로이드 스트립에서 광중합형과 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 우치에서 에탄올의 함량에 따른 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 11의 누적 그래프이다.
도 13은 우치에서 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 14는 정적인 상태에서 보관된 셀룰로이드 스트립에서 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬 및 레진 제재 불소 바니쉬(이하, 실험용 불소 바니쉬)와 시판용 불소 바니쉬(V-varnish, Flor-opal, Cavity shield, Fluor protector)의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 15는 도 14의 누적 그래프이다.
도 16은 동적인 상태에서 보관된 우치에서 실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 17은 도 16의 누적 그래프이다.
도 18은 S. mutans에 대한 한천배지확산시험에서 나타난 실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬의 향균효과를 나타낸 그래프이다(^* - : 음성대조군(PBS), + :　양성 대조군(암피실린)).
도 19는 S. mutans에 대한 실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬의 한천배지확산시험의 실험결과 사진이다(^* - : 음성대조군(PBS), + :　양성 대조군(암피실린), B: 자가중합형 비스-GMA 제재 불소 바니쉬, R: 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬).
도 20은 S. mutans에 대한 한천배지확산시험에서 나타난 클로르헥시딘(Chlorhexidine)과 잔토리졸(xanthorrhizol) 및 이들 각각이 혼합된 실험용 불소 바니쉬의 향균효과를 나타낸 그래프이다(^* - : 음성대조군(PBS), + :　양성 대조군(암피실린), Ch: 클로르헥시딘, X: 잔토리졸, B: 자가중합형 비스-GMA 제재 불소 바니쉬, R: 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬).
도 21은 S. mutans에 대한 클로르헥시딘(Chlorhexidine)과 잔토리졸(xanthorrhizol) 및 이들 각각이 혼합된 실험용 불소 바니쉬의 한천배지확산시험의 실험결과 사진이다(^* - : 음성대조군(PBS), + :　양성 대조군(암피실린), Ch: 클로르헥시딘, X: 잔토리졸, B: 자가중합형 비스-GMA 제재 불소 바니쉬, R: 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬).
도 22는 엠티티 시험(MTT test)을 통해 실험용 불소 바니쉬, 클로르헥시딘(Chlorhexidine) 또는 잔토리졸(xanthorrhizol)이 혼합된 실험용 불소 바니쉬, 및 시판용 불소 바니쉬에 대한 세포 생존율을 나타내는 그래프이다(^* Ch: 클로르헥시딘, X: 잔토리졸, B: 자가중합형 비스-GMA 제재 불소 바니쉬, R: 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin).
도 23은 우치에서 나타난 실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬의 비스커 경도를 나타낸 그래프이다(control: 무 처치 대조군).
도 24는 불소 바니쉬를 처치하기 전 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 25는 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬를 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 26은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 27은 시판용 불소 바니쉬인 V-varnish를 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 28은 시판용 불소 바니쉬인 Flor-opal을 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 29는 시판용 불소 바니쉬인 Cavity shield를 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 30은 시판용 불소 바니쉬인 Fluor protector를 처치하고 1일(A. B), 5일(C, D), 10일(E, F) 후 우치 표면의 주사전자현미경 사진이다.
도 31은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 처치한 우치에서 10일 후 측정한 우치 법랑질 표면 성분의 EDX 그래프이다.
도 32는 시판용 불소 바니쉬인 Fluor protector를 처치한 우치에서 10일 후 측정한 우치 법랑질 표면 성분의 EDX 그래프이다.
도 33은 37 ℃의 동적인 상태에서 보관된 셀룰로이드 스트립에서 수첨 KR-610, Vericom 로진, 및 로진 에스테르(수첨, 비수첨) 불소바니쉬의 불소 방출량을 나타낸 그래프이다.
도 34는 도 33의 누적 그래프이다.
도 35는 37 ℃의 동적인 상태에서 보관되고 칫솔질을 실시한 우치에서 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재, 수첨 로진(KR-610) 불소제재, 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재, 및 시중제품의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 36은 도 35의 누적 그래프이다.
도 37은 37 ℃의 동적인 상태에서 보관된 우치에서 칫솔질 실시에 따른 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재, 수첨 KR-610 불소 제재, 및 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 38은 도 37의 누적 그래프이다.
도 39는 37 ℃의 동적인 상태에서 보관되고 칫솔질을 실시한 우치에서 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재(TEGDMA 함량 다양하게), 수첨 KR-610 불소제재(에탄올 함량 다양하게), 및 시중제품의 불소방출량을 나타낸 그래프이다.
도 40은 도 39의 누적 그래프이다.

하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin); 용매; 및 불소 화합물을 배합하는 단계; 및 상기 배합물을 70 내지 95 ℃로 25 내지 40 분간 중탕하여 교반하는 단계를 포함하는 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에서, 하이드로겐화 로진; 용매 및 불소 화합물의 배합비율은 총 배합물 중량의 30 내지 65 중량% : 35 내지 65 중량% : 1 내지 10 중량%, 보다 구체적으로, 35 내지 55 중량% : 40 내지 60 중량% : 2 내지 8 중량%, 보다 더 구체적으로 45 중량% : 50 중량% : 5 중량%일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 용매는 증류수, 디메틸술폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO), 프로피온산 이소아밀(Isoamyl propionate), 플루오르화수소(Hydrogen fluoride, HF), 에탄올, 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 에탄올 또는 에틸 아세테이트일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 불소 화합물은 HF, NH₄F, NaF, KF, Na₂FPO₄, K₂FPO₄, CaF₂, TiF₄, Ca₅(PO₄)₃F, H₂F₂Si (Difluorosilane), C₁₆H₃₆FN, 및 SnF₂로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 NaF일 수 있다. 또한, 불소 화합물은 1종 단독을 사용할 수 있고, 복수 종류를 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명은 또한, 상설한 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법에 따라 제조되는 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에서, 상설한 치아 도포용 불소 함유 조성물은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬로 제조될 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 치아 도포용 불소 함유 조성물; 및 항균물질을 함유하는 항균성 불소 함유 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에서, 항균물질은 클로르헥시딘(chlorhexidine) 또는 잔토리졸(xanthorrhizol)일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 클로르헥시딘 또는 잔토리졸은 0.1 내지 1,000 μg/mL의 농도로 함유될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 항균성 불소 함유 조성물은 특히 치아우식 유발균으로 알려져 있는 S. mutans에 대한 항균성이 우수하다.

본 발명의 일 양태에서, 상설한 치아 도포용 불소 함유 조성물; 및 항균물질을 함유하는 항균성 불소 함유 조성물은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬로 제조될 수 있다.

본 발명에서, 하이드로겐화 로진이란 수소가 첨가된(수첨), 수소와 화합된, 또는 수소로 경화처리된 로진을 의미한다.

본 발명에 관련되는 치과용 불소 이온 방출성 조성물에, 필요에 따라, 중합 금지제, 안료, 착색제, 형광제, 자외선 흡수제, 감미료, 향료, 왁스, pH를 중화시키기 위한 자일리톨, 치아의 재광화를 위한 탄산아파타이트와 인산칼슘(Calcium phosphate), 인산나트륨(Sodium phosphate) 등을, 본 발명의 효과를 손실시키지 않을 정도의 양을 배합할 수 있다.

이하에서는 제조예, 실험예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만 하기 제조예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명의 권리범위를 이로 한정하는 것을 의도하지 않는다.

<제조예>

제조예 1. 실험용 불소 바니쉬 제작

1.1 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬 제작

광중합형 bis-GMA 레진베이스를 제작하기 위하여 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트(bisphenol-A-glycidyl dimethacrylate, bis-GMA) (NK Oligo, EMA-1020, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., Wakayama, Japan), 우레탄 디메타크릴레이트(urethane dimethacrylate, UDMA) (Aldrich, MO, USA) 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA) (Aldrich, MO, USA), 2-[디메틸아미노] 에틸 메타크릴레이트 (2-[Dimethylamino] ethyl methacrylate, DMAEMA) (Aldrich, MO, USA), 캄포퀴논(Camphorquinone, Aldrich, MO, USA)을 사용하였다.

1.2 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬 제작

자가중합형 bis-GMA 레진 제재는 개시제가 들어있는 용액A와 촉진제가 들어있는 용액B 두 가지로 제작하였다. 용액A는 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트(bisphenol-A-glycidyl dimethacrylate, bis-GMA), 우레탄 디메타크릴레이트(urethane dimethacrylate, UDMA), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA)에 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide, Aldrich, MO, USA)를 넣어 제작하였다. 용액B는 비스페놀-A-글리시딜 디메타크릴레이트(bisphenol-A-glycidyl dimethacrylate, bis-GMA), 우레탄 디메타크릴레이트(urethane dimethacrylate, UDMA), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA)에 3급 아민(tertiary amine, Aldrich, MO, USA)을 넣어 제작하였다.

1.2.1 TEGDMA 함량에 따른 따른 불소 바니쉬 제작

TEGDMA 함량에 따른 불소 방출량의 차이를 보기 위해 TEGDMA 함량을 30, 40, 50, 60 wt%로 조절하여 용액A와 용액B를 만들어 불소 바니쉬를 제작하였다. 용매로 무수에탄올 30 wt%를 사용하였으며 NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 40 ℃ 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

1.2.2 용매의 종류에 따른 불소 바니쉬 제작

용매의 종류에 따른 불소 방출량의 차이를 보기 위해 에틸 아세테이트와 무수에탄올을 각각 30 wt%를 첨가하여 자가중합형 bis-GMA 제재 용액A와 용액B를 만들어 불소 바니쉬를 제작하였다. NaF는 5 wt%를 첨가하여 위의 재료를 열이 가해지는 교반기(RCH-3) 위에서 40 ℃ 물중탕 하에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer, RW20DZM.n)로 30분간 혼합하였다.

1.3 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬 제작

하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 제작하기 위하여 하이드로겐화(hydrogenated) 로진 (KR-610, ARAKAWA)을 사용하였다. 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30, 40, 50, 60 wt%를 사용하였으며, NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 90℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

<비교예>

실험에 사용된 시판용 불소 바니쉬

실험용 불소 바니쉬와 불소 방출량을 비교를 위해 사용된 시판용 불소 바니쉬는 표 1과 같다.

<실험예>

실험예 1. 불소방출량 비교 및 평가 실험

1.1 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소방출량 비교

제조예 1.1 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬 제작에서 제조한 광중합형 bis-GMA 레진 베이스에 용매의 종류와 함량을 변화시켜 최적의 불소 방출량을 보이는 함량을 탐색하였다. 용매는 에탄올과 에틸 아세테이트를 각각 10, 20, 30 weight%(wt%)를 사용하여 비교하였다. 불소는 5 wt% NaF를 첨가하였다. 위의 재료를 자력식 가열 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 40 ℃ 물중탕 하에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer, RW20DZM.n, IKA Korea. Ltd, Seoul, Korea)를 이용하여 240 rpm으로 30분간 혼합하였다(도 1A). 불소 바니쉬를 20 × 10 mm의 셀룰로이드 스트립에 저울(CP224S, Sartorius, Goettingen, Germany)을 사용하여 15 mg을 도포하였다(도 1B). LED(Light-Emitting Diodes) 광중합기(Eliper Freelight 2, 3M ESPE, Seefeld, Germany)를 사용하여 20초간 중합 후 셀룰로이드 스트립을 10 mL의 증류수가 담긴 50 mL 용량의 플라스틱병에 넣고 실온에서 보관하였다. 1시간, 3시간, 1일, 3일, 5일, 10일, 20일, 30일에 불소이온측정기(Orion star A214, Thermo Scientific, Ayer Rajah Crescent, Singapore)의 불소전극(ORION 9609 BNWP)을 이용하여 불소 방출량을 측정하였다. 불소이온측정기는 불소를 측정하기 전에 1 ppm, 10 ppm, 100 ppm의 불소표준용액(Fluoride with TISABⅡ, Thermo Fisher Scientific, Beverly, USA)을 이용하여 3점 보정을 한 다음 불소가 방출된 시료와 TISABⅡ(Thermo Fisher Scientific, Beverly, USA)를 1 mL씩 1:1로 혼합하여 불소 방출량을 측정하였다.

1.2 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소방출량 평가

1.2.1 TEGDMA 함량에 따른 불소 방출량 비교

제조예 1.2.1에서 제조한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬를 우치에 적용하여 불소 방출량을 측정하기 위해 우식이 없고 깨끗한 우치를 준비하였다. 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티 왁스로 채웠다. 깨끗한 협면에 10 × 7 mm의 테잎을 붙인 후 그 이외의 치아 표면에 매니큐어를 도포하였다. 테잎을 제거한 뒤 그 부위에 제작한 불소 바니쉬 용액A와 용액B를 1:1로 혼합한 후 5 mg을 도포하였다(도 2). 실온에서 10분 동안 경화 시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소 바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(shaking water bath, JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 불소 바니쉬를 도포한지 4시간과 12시간 이후에 치아의 순면에 회전법 동작으로 10회 반복 동작하여 칫솔질을 하였고, 매일 하루에 두 번씩 같은 시간에 칫솔질을 시행하였다. 불소 방출량은 불소이온측정기를 이용하여 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하여 최적의 불소 방출을 나타내는 조건을 탐색하였다.

1.2.2 용매의 종류에 따른 불소방출량 비교

제조예 1.2.2에서 제조한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬로 상기 실험예 1.2.1의 실험방법과 동일하게 실시하였다.

1.3 광중합형과 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 비교

광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 용매로 에틸 아세테이트 30 wt%를 사용하였으며, NaF는 5 wt%를 넣었다. 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 용매로 에탄올 30 wt%을 사용하였고 5 wt%의 NaF를 넣어 제작하였다. 불소 바니쉬를 셀룰로이드 스트립에 상기 실험예 1.1에서와 같이 적용하여 실온에서 보관하였고 불소 방출량도 상기 실험예 1.1에서와 같은 방법으로 1, 3시간, 1, 3, 5, 10, 20, 30일에 측정하였다.

1.4 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소방출량 비교

제조예 1.3에서 제조한 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 우치에 적용하여 불소 방출량을 측정하기 위해 실온에서 10분 동안 경화시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소 바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(shaking water bath, JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 상기 실험예 1.2.1과 같은 방법으로 불소도포 후 칫솔질을 시행하였고, 불소 방출량은 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하였다.

1.5 자가중합형 bis-GMA 제재와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 비교

자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 제조예 1.2에서와 같은 방법으로 하기 표 2의 조성으로 4가지 단량체 성분을 혼합한 개시제(intiator) 혼합물과 촉진제(activator) 혼합물을 각각 65 wt%로 넣고, 개시제(intiator) 혼합물과 촉진제(activator) 혼합물 각각에 30 wt% 에탄올과 5 wt% NaF를 첨가 혼합해 사용직전 개시제(intiator) 조성물과 촉진제(activator) 조성물을 1:1로 혼합하여 제조하였다.

하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 불소 바니쉬는 제조예 1.3에서와 같은 방법으로 45 wt% 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) (KR-610)에 50 wt% 에탄올과 5 wt% NaF를 넣어 제조하였다. 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 불소 바니쉬를 우치에 적용한 뒤 불소 방출량을 비교하기 위하여 실온에서 10분 동안 경화 시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소 바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(shaking water bath, JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 상기 실험예 1.2.1과 같은 방법으로 불소도포 후 칫솔질을 시행하였고, 불소 방출량은 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하였다.

1.6 실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬와의 불소방출량 비교

1.6.1 정적인 상태에서 보관된 셀룰로이드 스트립에서의 불소방출량 비교

상기 실험예 1.5에서 제조한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 불소 바니쉬를 상기 비교예 시판용의 불소 바니쉬와 불소 방출량을 비교하기 위해 10 × 7 mm의 셀룰로이드 스트립에 불소 바니쉬를 5 mg을 도포하였다. 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소 바니쉬가 도포된 셀룰로이드 스트립을 투입하였다. 셀룰로이드 스트립이 투입된 플라스틱병은 37 ℃ 열풍건조기(FO-600M, JEIO TECH, Kimpo, Korea)에서 보관되었다. 그 후 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 불소이온측정기를 이용하여 불소 방출량을 측정하였다.

1.6.2 동적인 상태에서 보관된 우치에서의 불소 방출량 비교

상기 실험예 1.5에서 제조한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 불소 바니쉬를 상기 비교예에서 개시한 시판용의 불소 바니쉬와 불소 방출량을 비교하기 위해 우식이 없고 깨끗한 우치를 준비하였다. 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티왁스로 채웠다. 깨끗한 협면 10 × 7 mm의 사각형 면적에 5 mg을 도포하였고 10 mL의 증류수를 넣은 플라스틱 용기에 위치시켰다. 그 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(shaking water bath)에서 보관하였다. 불소도포 4시간, 8시간 후 양치질을 실시하였고, 매일 같은 간격으로 시행 하였다. 불소 방출량은 1.6.1과 같은 조건에서 측정하였다.

실험예 2. 항균 시험

치아우식과 관계된 Streptococcus mutans(ATCC 25175)를 균주로 사용하여 불소 바니쉬와 항균물질에 대한 한천배지확산시험과 최저발육억제농도(MIC)와 최저살균농도(MBC) 실시하였다. 이 세균은 브레인 하트 인퓨전(Brain heart infusion, BHI) 부용(broth) [DIFCO 0418; calf brains 7.7 g (infusion from 200 g), 비프 하트(beef heart) 9.8 g (infusion from 250 g), 프로테오즈 펩톤(proteose peptone) 10.0 g, 덱스트로즈(dextrose) 2.0 g, 소디움 클로라이드(sodium chloride) 5.0 g, 디소디움 포스페이트(disodium phosphate) 2.5 g]을 배지로 배양하였다.

2.1 한천배지확산시험 (Agar diffusion test)

2.1.1 불소 바니쉬 자체의 항균시험

S. mutans를 BHI 배지에 24시간 동안 37 ℃ CO₂ 배양기에서 1차 배양한 후, S. mutans의 부유액의 200 μL를 다시 BHI 배지에 접종하여 6시간 동안 2차 배양하였다. 세균의 농도는 1 × 10⁵ CFU/mL로 희석하여 한천배지에 접종하였다. 직경 6 mm인 페이퍼 디스크(paper disc)를 한천배지 위에 위치시켰다. 불소 바니쉬를 무수에탄올과 1:1로 혼합하여 5 μL씩 페이퍼 디스크(paper disk)에 떨어뜨렸다. 양성대조군으로는 10 μg/mL의 암피실린(ampicillin)을 사용하였으며, 음성대조군으로는 PBS를 사용하였다. 24시간 동안 37 ℃ CO₂ 배양기(JSGI-100T, JSR, Cheongwon, Korea)에서 배양 후 페이퍼 디스크(paper disc) 주변에 형성된 S. mutans 억제대의 직경을 직각 방향으로 각각 측정하여 평균을 구하여 항균성을 평가하였다.

2.1.2 항균물질과 혼합한 불소 바니쉬의 항균시험

실험에 사용된 항균물질은 클로르헥시딘(Chlorhexidine, BUKWANG PHARM. CO. LTD, Seoul, Korea)과 잔토리졸(xanthorrhizol)이었다. 잔토리졸(xanthorrhizol)은 커큐민을 제거하고 에탄올에 녹인 다음 헥산처리가 되어있는 상태로 대웅바이오에서 제공받았으며, 농도는 350 μg/mL 이었다. 클로르헥시딘(Chlorhexidine)은 1000 μg/mL의 농도였으며, 다이메틸설폭시화물(dimethyl sulfoxide, DMSO)을 사용하여 350 μg/mL로 희석하여 5 μL씩 페이퍼 디스크(paper disc)에 접종하였다.

또한 위의 항균물질을 상기 실험예 1.5에서 제작된 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬에 무수에탄올과 1:1로 혼합하여 5 μL씩 페이퍼 디스크(paper disk)에 떨어뜨렸다. 24시간 37 ℃ CO₂ 배양기(JSGI-100T)에서 배양 후 항균성 측정방법은 2.1.1과 같다.

2.2 항균물질의 최저발육억제농도(MIC)와 최저살균농도(MBC)

치아우식과 관계된 S. mutans를 균주로 사용하여 항균물질과 항균물질과 실험용 불소 바니쉬에 1:1로 혼합한 농도에 대한 최저발육억제농도 (minimum inhibitory concentration, MIC)와 최저살균농도 (minimal bactericidal concentration, MBC)를 정하였다.

2.2.1 클로르헥시딘(Chlorhexidine)과 잔토리졸(xanthorrhizol)자체의 항균물질

최저발육억제농도(MIC)를 측정하기 위해 웰(well) 당 BHI 부용(broth) 100 μL가 포함된 96 웰 플레이트에 시행하였다. 항균물질은 클로르헥시딘과 잔토리졸을 350 μg/mL의 농도로 사용하였다. 항균물질을 첫 번째 웰에 옮긴 후 단계 희석하였다. 클로르헥시딘과 잔토리졸은 350 μg/mL ∼ 0.34 μg/mL의 농도로 희석되었다.

S. mutans는 BHI 부용(broth)을 배지로 사용하여 균을 활성화시키고 37 ℃에서 24 시간 배양하였다. 그 후 다시 6시간 동안 2차 배양한 후에 세균의 농도가 1 × 10⁵ CFU/mL로 희석하여 96 웰 플레이트에 100 μL씩 넣었다. 양성대조군으로 20 μg/mL의 암피실린(ampicillin)을 사용하였으며, 음성대조군으로는 PBS를 사용하였다. 다시 24 시간 배양 후 효소-링크된 면역-분석 리더(Enzyme-linked immuno-assay reader, Spectra MAX 250, Molecular Devices Co.)로 630 nm에서 흡광도를 측정하여 최저발육억제농도를 결정하였다. 추출액을 넣지 않은 배지 100 μL에 세균 100 μL만 넣은 군도 함께 관찰하였다. 이때 성장이 억제된 군들을 다시 BHI 한천배지에 100 μL씩 도말하여 24 시간 후 최저살균농도를 측정하였다.

2.2.2 불소 바니쉬와 클로르헥시딘(Chlorhexidine) 또는 잔토리졸(xanthorrhizol)을 희석한 항균물질의 측정

최저발육억제농도(MIC)를 측정하기 위해 웰(well) 당 BHI 부용(broth) 100 μL가 포함된 96 웰 플레이트에 시행하였다. 제작한 자가중합형 bis-GMA 제재와 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 높은 점도를 갖고 있기 때문에 무수에탄올과 1:1로 혼합하여 사용하였다. 에탄올에 혼합된 실험용 불소 바니쉬는 클로르헥시딘 또는 잔토리졸과 1:1로 혼합하였다. 항균물질과 혼합한 실험용 불소 바니쉬를 첫 번째 웰에 옮긴 후 단계 희석하였다. 항균물질과 1:1로 혼합한 실험용 불소 바니쉬는 175 μg/mL ∼ 0.17 μg/mL의 농도로 희석되었다. 그 다음 최저발육억제농도(MIC)와 최저살균농도(MBC) 측정은 2.2.1과 같은 방법으로 시행하였다.

실험예 3. 세포독성 시험 (MTT test)

L-929 세포를 사용하였으며, RPMI(RPMI-1640 MEDIUM 1X+2.05mML-Glutamine)에 10% FBS와 항생제(페니실린 스트렙토마이신, Penicillin Streptomycin, Life technologies corporation, NY, USA)를 첨가한 배지에서 37 ℃, 5% CO₂배양기(MCO175, SANYO Electric Biomedical Co. Lit., Osaka, Japan)에서 배양하였다.

불소 바니쉬와 불소 바니쉬에 항균물질을 첨가한 시료를 6 cm²/mL가 되도록 적용한 후 RPMI배지로 24시간 동안 37 ℃ 열풍건조기에서 용출시켰다(ISO 10993-5; 2009(E)).

L-929 세포를 96 웰 플레이트에 1 x 10⁴ cells/well가 되도록 180 μL씩 분주하고 37 ℃, 5% CO₂ 배양기에서 24 시간 배양하여 세포를 부착시켰다. 시험군에는 각각의 용출물을, 대조군에는 RPMI 배지를 20 μL 씩 넣고 37 ℃ CO₂ 배양기에서 다시 24시간 배양하였다. PBS 완충액에 5 ㎎/㎖ 녹인 MTT(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide, approx. 98% TLC, Sigma) 용액을 20 μL씩 첨가하고, 37 ℃, 5% CO₂ 배양기에서 4시간 더 배양하였다. 그 후 배지만 제거하고, 여기에 DMSO를 200 μL 넣은 후 교반기(shaker)로 혼합하여 형성된 청색 포르마잔(formazane) 결정을 녹였다. 효소-링크된 면역-분석 리더(Enzyme-linked immuno-assay reader)로 540 nm에서 흡광도를 측정하고, DMSO만 넣은 것을 블랭크(blank)로 하였다. 세포 활성도는 추출액에 노출되지 않은 대조군의 MTT 환원율 100%로 표준화하여 대조군과 비교하여 백분율로 표시하였다.

실험예 4. 비커스 경도 시험

불소 방출량 측정이 끝난 우치와 대조군으로 불소를 적용하지 않은 건전한 우치를 비커스 경도기(AxioTech Vario, Zeiss, Oberkochen, Germany)를 이용하여 압흔에 균열이 발생하지 않도록 주의하여 적절한 하중인 400 gf를 선택하여 20초 동안 시편의 표면을 압입하여 압흔을 형성한 후 광학현미경을 이용하여 압흔의 대각선의 길이를 각각 측정하였다. 각 시편 당 3회의 압흔을 형성하여 평균을 내었다.

비커스 경도 시험은 대면각이 136°인 정사각뿔 다이아몬드를 이용하여 시편 표면을 눌러 생긴 압흔의 대각선 평균길이와 압흔 하중(P=kgf)으로부터 경도를 구하며(ISO 6507-1), 계산식은 다음과 같다.

H_V = (2P × Sin 360°/2)d² = 1.854 × P/d²

P : 압흔의 하중 (kgf)

d : 대각선의 평균길이 (mm)

실험예 5. 주사전자현미경 관찰 및 EDX 분석

불소 측정이 끝난 우치와 대조군으로 불소를 적용하지 않은 우치의 표면을 주사전자현미경(JSM-6360, Jeol Ltd., Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 우치의 표면이 위로 가도록 아크릴릭 레진(Ortho-Jet, Lang Dental, Wheeling, West Virginia)에 포매하였다. 주사전자현미경(JSM-6360)을 이용하여 100배율과 1000배율로 관찰하였다. 치아 표면의 성분변화를 관찰하기 위해 F, Ca, P 원소를 EDX(Oxford instruments Analytical 7582, England)로 측정하였다.

<통계분석>

통계 분석은 SPSS 프로그램 (SPSS 21.0; SPSS GmbH, Munich, Germany)을 이용하였다. 실험용 불소 바니쉬와 시판용의 불소 바니쉬의 불소 방출량, 항균효과, 세포독성과 치아의 경도를 비교하기 위해 One-way ANOVA를 시행하였고, 시간에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 각각 비교하기 위해 독립표본 t검정을 시행하였다. 사후 분석은 Duncan의 다중범위검정을 시행하였다(α=0.05).

<실험 결과>

1. 불소 방출량 평가

1.1 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 비교

용매의 종류와 함량에 따른 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과는 도 3 ∼ 도 6에 나타나 있다.

도 3과 도 3의 누적그래프 도 4에서 용매로 에탄올을 사용하였을 때 1시간, 3시간, 1일, 20일, 30일에서 에탄올 함량이 30 wt%일 때 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 5일과 10일에서는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 도 3, 4의 통계적 유의성은 표 3에 나타나 있다.

도 5와 도 5의 누적그래프 도 6에서 용매로 에틸 아세테이트를 사용하였을 때, 에틸 아세테이트 함량이 30, 20 wt%일 때 1일, 5일, 10일, 20일, 30일에서 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 도 5, 6의 통계적 유의성은 표 4에 나타나 있다.

1.2 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 평가

1.2.1 TEGDMA 함량에 따른 불소 방출량 비교

TEGDMA 함량에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과 1시간에서 TEGDMA 함량이 50 wt%일 때 다른 실험군보다 높은 불소 방출량을 보였지만(p<0.05), 60, 40 wt% TEGDMA군과는 유의성 있는 차이가 없었다. 그 외의 시간에서는 실험군 간에 유의성 있는 차이를 보이지 않았다(도 7, 도 7의 누적그래프는 도 8).

1.2.2 용매의 종류에 따른 불소 방출량 비교

자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량은 1시간에서 30 wt% 에탄올 용매가 30 wt% 에틸 아세테이트 용매보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였으며(p<0.05), 나머지 시간에서는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다(도 9).

자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬가 1시간에서 유의성 있게 높은 불소방출을 보였고(p<0.05), 10일 후에는 광중합형 불소 바니쉬가 유의성 있게 높은 불소방출을 보였다. 이 외의 시간대에서는 통계적으로 유의성 있는 차이가 없었다(도 10).

1.4 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 비교

용매의 함량에 따른 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과 1시간에서 에탄올 50 wt%일 때 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였지만(p<0.05), 에탄올 40 wt%일 때와는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 15일에서는 에탄올 30 wt%일 때 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(도 11, 도 11의 누적그래프는 도 12).

1.5 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량 비교

칫솔질을 실시한 4시간 전까지 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량은 유의성 있는 차이가 없었다. 하지만 8시간, 12시간, 1일, 5일, 15일, 20일에는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(도 13).

1.6 본 발명에 따른 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬와의 불소 방출량 비교

1.6.1 정적인 상태에서 보관된 셀룰로이드 스트립에서의 불소 방출량 비교

1시간에서는 bis-GMA 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 2시간에서는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군 보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 3시간부터 8시간까지는 flor-opal이 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 1일 이후부터는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 높은 불소 방출량을 보였으며, 20일 이후부터는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(도 14, 도 14의 누적그래프는 도 15). 도 14, 15의 통계적 유의성은 표 5에 나타나 있다. 치아우식에 효과적인 유효 불소 농도인 0.03 ppm을 유지한 것은 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish였다.

자가중합형 bis-GMA와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 1시간, 2시간에서 시판용제품보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 양치질을 실시한 8시간 후에서는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05). 12시간 이후부터는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(도 16, 도 16의 누적그래프는 도 17). 도 16, 17의 통계적 유의성은 표 6에 나타나 있다. 치아 우식증을 예방할 수 있는 유효농도 0.03 ppm을 20일까지 가장 오래 유지한 것은 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish였다.

2. 항균실험

2.1 한천배지확산시험(Agar diffusion test)

2.1.1 불소 바니쉬 자체의 항균효과

실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish는 불소 바니쉬 자체가 다른 실험군보다 유의성 있게 S. mutans에 대한 높은 항균효과를 보였다(p<0.05). Fluor-protector 자체는 항균효과를 보이지 않았다(도 18, 19).

2.1.2 항균물질과 혼합한 불소 바니쉬의 항균시험

클로르헥시딘(Chlorhexidine)과 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬에 클로르헥시딘(chlorhexidine)을 혼합한 실험군이 다른 실험군보다 S. mutans에 대해 유의성 있게 높은 항균효과를 보였으며(p<0.05), 두 번째로 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 잔토리졸(xanthorrhizol)을 혼합한 실험군이 유의성 있게 높은 항균효과를 보였다(p<0.05)(도 20, 21). 자가중합형 Bis-GMA 불소 바니쉬의 경우 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬 보다 클로르헥시딘(chlorhexidine)나 잔토리졸(xanthorrhizol)과 혼합한 경우 항균효과가 떨어졌다. 항균효과는 클로르헥시딘(chlorhexidine)이 잔토리졸(xanthorrhizol)보다 효과적 이였으며, 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬에 혼합하였을 때 더 효과적 이였다.

2.2.1 클로르헥시딘(Chlorhexidine)과 잔토리졸(xanthorrhizol) 자체의 항균물질

S. mutans에 대한 항균물질의 최저발육억제농도(MIC)와 최저살균농도(MBC)는 표 7에 나타나 있다. 잔토리졸(Xanthorrhizol)이 클로르헥시딘(chlorhexidine)보다 S. mutans에 대하여 더 낮은 농도에서 MIC와 MBC를 보였다.

자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 클로르헥시딘(chlorhexidine)과 잔토리졸(xanthorrhizol)을 1:1로 혼합시, 잔토리졸(xanthorrhizol)과 혼합할 때 MIC가 더 낮게 나타났다. 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 클로르헥시딘(chlorhexidine)과 1:1로 혼합하였을 때 MIC와 MBC가 0.17 μg/mL이었으며, 잔토리졸(xanthorrhizol)과 혼합하였을 때 MIC와 MBC가 1.37 μg/mL로 나타나 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 클로르헥시딘(chlorhexidine)과 혼합시 MIC와 MBC가 더 낮게 나타났다(표 7).

3. 세포독성 시험 (MTT test)

불소 바니쉬를 24시간 동안 용출 시킨 후 세포의 활성도가 도 22에 나와 있다. V-varnish와 Fluor-protector가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 세포 활성도를 보였다(p<0.05). 자가중합 bis-GMA 제재 불소 바니쉬, 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 여기에 항균물질을 혼합하였을 때 시판용 불소 바니쉬가 나타내는 세포의 독성의 범주안의 세포독성을 보였다.

4. 비커스 경도 시험

실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬를 우치에 적용하고 5일, 10일, 20일, 30일에서 우치의 비커스 경도를 측정하였다. 5일에서는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 경도를 보였으며(p<0.05), 10일에서는 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 Flor-opal이 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 경도를 보였다(p<0.05). 20일에서는 Fluor-protector가 유의성 있게 낮은 경도를 보였다(p<0.05). 30일에서는 자가중합형 bis-GMA 제재와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 유의성 있게 높은 경도를 보였다(p<0.05)(도 23).

5. 주사전자현미경 관찰 및 EDX 분석

5.1 주사전자현미경 관찰

아무런 처치도 하지 않은 우치의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과는 도 24에 나와 있다. 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬를 우치에 도포하고 1일, 5일, 10일 후의 우치의 표면은 도 25에 나와 있으며, 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 적용한 우치의 표면은 도 26에 나타나 있다. 시판용 불소 바니쉬를 우치에 도포하고 1일, 5일, 10일 후의 우치의 표면은 도 27 ∼ 도 30에 나타나 있다. 불소 바니쉬를 적용한 우치의 표면은 시간이 지남에 따라 불소 바니쉬가 벗겨지는 양상을 보이고 있다. 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 적용한 우치는 10일 후에도 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬를 적용한 우치보다 잘 부착되어 있으며, 매끈한 표면을 보이고 있다.

5.2 EDX 분석

EDX 분석 결과는 표 8과 도 31과 32에 나타나 있다. 1일과 10일에서 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재를 처치한 우치의 불소 함유량이 가장 높았다. Fluor-protector는 다른 실험군에 비해 낮은 불소 함유량을 보였으며, Ca과 P도 낮은 함유량을 보였다.

<불소 방출량 분석>

광중합형 bis-GMA 제재의 불소 바니쉬의 불소 방출량은 용매로 에탄올을 사용하였을 때 1시간, 3시간, 1일, 20일, 30일에서 에탄올 함량이 30 wt%일 때 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(표 3, 도 3, 4). 용매로 에틸 아세테이트를 사용하였을 때, 에틸 아세테이트 함량이 30, 20 wt%일 때 1일, 5일, 10일, 20일, 30일에서 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(표 4, 도 5, 6). 에탄올 30 wt%와 에틸 아세테이트 30 wt%을 비교한 결과 시간대별로 유의성 있는 불소방출량의 차이가 없었으나 에틸 아세테이트 30 wt%를 사용하였을 때 누적 불소방출량의 수치가 더 높아 광중합형 bis-GMA 제재의 불소 바니쉬를 제작할 때 사용하였다. 에탄올은 CH₃CH₂OH로 전기음성도가 큰 원소 O가 한 개가 있으며, 에틸 아세테이트는 CH₃COOC₂H₅로 전기음성도가 큰 원소 O가 두 개가 붙어있다. 극성이 크다는 의미는 전자가 잘 치우칠 수 있다는 의미이기 때문에 에틸 아세테이트가 O로 전자를 많이 끌기 때문에 에탄올보다 극성이 크다. 극성물질은 분자 혹은 원자 간에 전기적 결합이 생기게 되며, 물질전체의 결합이 강해지므로 원자를 분리하는 힘이 커지게 되어 끓는점과 녹는점 등이 높게 된다. 극성물질은 극성물질 간에 잘 섞이고 잘 녹는 경향이 있다. 따라서 에틸 아세테이트는 극성이 큰 불화나트륨(NaF)과 잘 섞였을 거라 사료된다. 또한 극성이 크게 되면 물에 대한 용해도가 증가하기 때문에 에틸 아세테이트를 용매로 사용한 광중합형 bis-GMA 제재의 불소 바니쉬가 증류수에 용해되면서 누적 불소 방출량의 수치가 더 높게 나온 것으로 사료된다. 에탄올은 에틸 아세테이트 보다 극성이 작지만 분자사이에 수소결합을 형성하는 특징이 있다. 수소결합이 작용 할수록 물에 대한 용해도가 증가하게 된다. 그렇기 때문에 에탄올을 용매로 사용한 광중합형 bis-GMA 제재의 불소 바니쉬도 증류수에 잘 용해되어 에탄올 30 wt%와 에틸 아세테이트 30 wt%을 비교하였을 때 시간대별로 유의성 있는 불소방출량의 차이를 보이지 않을 정도로 비슷한 결과를 보인 것으로 사료된다.

TEGDMA 함량에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과 1시간에서 TEGDMA 함량이 50 wt%일 때 다른 실험군보다 높은 불소 방출량을 보였으나 TEGDMA 함량이 40, 60 wt%일 때와는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. Bis-GMA의 높은 점도를 보상하기 위해 저점도의 희석용 레진인 TEGDMA와 혼합하였는데, TEGDMA 함량이 증가함에 따라 초기의 불소 방출량이 증가하였다. 하지만 TEGDMA 함량이 60 wt%일 때보다 50 wt%일 때 누적 불소 방출량이 많아 자가중합 bis-GMA 제재 불소 바니쉬를 제작할 때 사용하였다(도 7, 8).

용매의 종류에 따른 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과 1시간에서 30 wt% 에탄올 용매가 30 wt% 에틸 아세테이트 용매보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(p<0.05)(도 9). 시판용 불소 바니쉬의 조성을 조사한 결과 용매로 대부분 에탄올을 사용하고 있었으며, Fluor-protector는 에틸 아세테이트를 사용하고 있었다. Jouyban(2007)에 의하면 에탄올은 의약 산업 분야에서 용매로 가장 많이 사용되고 있으며, 잘 녹지 않는 의약품을 처리할 때 자주 사용된다고 하였다. 또한 에틸 아세테이트는 의약품을 추출하거나 정제할 때 널리 사용되고 있으며, 합성 과정의 매개체로 사용된다. 용매에 따른 불소 바니쉬의 불소 방출량의 차이를 분석한 연구보고가 없어서 정확히 규명하기 어려운 점이 있다. 에탄올을 사용하여 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬를 제작할 때 에탄올이 분자사이에 수소결합을 형성하는 특징이 있어서 수소결합이 작용 할수록 물에 대한 용해도가 증가하게 되는데 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬보다 중합반응이 더 느리게 일어나기 때문에 물에 대한 용해도가 더 증가되어 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬에 에탄올을 혼합하였을 때 보다 불소방출량이 더 증가된 것으로 사료된다. 용매를 에틸 아세테이트로 사용한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 광중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 불소방출량이 큰 차이는 없지만, 상대적으로 에탄올을 용매로한 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬의 불소방출량이 증가하여 불소방출량이 차이가 난 것으로 사료된다.

광중합형과 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬를 도포한지 1시간 후에 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬가 광중합형 bis-GMA 불소 바니쉬 보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(도 10). 도포 초기에는 자가중합형의 중합속도가 광중합보다 느려서 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬가 높은 불소 방출량을 보인 것으로 사료된다. 10일 후에는 광중합형 bis-GMA 불소 바니쉬가 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다. 이는 광중합형 bis-GMA 불소 바니쉬는 초기에 불소가 레진 제재를 뚫고 나오지 못하다가 시간이 지나면서 초기보다 더 많이 불소가 방출함을 알 수 있었다. 하지만 실제 임상에서 불소 바니쉬를 도포하고 4시간 이후부터 칫솔질을 하거나 음식을 섭취하라고 지시하기 때문에 4시간 이후부터는 불소 바니쉬가 조금씩 탈락되어 10일 후에 높은 불소 방출량 보다는 초기에 높은 불소 방출량을 보이는 것이 더 중요하다. 따라서 본 발명의 실험에서 자가중합형 bis-GMA 레진 제재로 선택 하였다.

본 발명에서 사용된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재로 KR-610을 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재로 사용하였는데 이는 예비실험 결과 초기뿐만 아니라 꾸준히 오랫동안 불소를 방출하기 때문이었다. KR-610 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재는 용매로 에탄올을 사용하였을 때 가장 잘 용해된다는 제조사의 지시에 따라 본 발명에서도 에탄올을 사용하였다. 용매의 함량에 따라 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량은 1시간에서 에탄올 50 wt%일 때 높은 불소 방출량을 보였지만 에탄올 40 wt%일 때와는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다(도 11, 12). 하지만 15일에서는 에탄올 30 wt%가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다. 하지만 불소 바니쉬를 도포하고 4시간 이후부터 칫솔질을 하거나 음식을 섭취하게 되면 불소 바니쉬가 조금씩 벗겨져 나가며, 또한 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 용매의 함량이 50 wt%일 때 30 wt%일 때 보다 골고루 잘 용해되기 때문에 에탄올 50 wt%을 사용하였다.

자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과, 칫솔질을 실시한 4시간까지 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 불소 방출량은 유의성 있는 차이가 없었으나, 8시간, 12시간, 1일, 5일, 15일, 20일에는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(도 13). 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 자체에 수소가 첨가되어 있어 친수성의 특성을 갖고 있으며, 수소가 불소이온과 결합하여 불화수소가 형성되어 불화나트륨보다 극성이 커지면서 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 물에 대한 용해도가 증가되어 초기에 많은 불소를 방출하였을 것으로 사료되고, 수소가 첨가된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin)은 연화점이 80∼87 ℃로써 물성이 쉽게 변하지 않으며 높은 점도를 가지고 있다. 본 발명에서는 구강의 온도 37 ℃에서 불소 방출량을 측정하였기 때문에 친수성의 특성을 갖고 있음에도 우수한 물성을 갖고 있어 초기부터 시간이 지나도 지속적으로 불소를 방출하는 것으로 사료된다.

정적인 상태에서, 자가중합형 bis-GMA, 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬, 및 시판용 불소 바니쉬의 불소 방출량을 셀룰로이드 스트립에서 비교 분석한 결과, 1시간에서는 bis-GMA 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군 보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(표 5, 도 14, 15). 이는 TEGDMA를 50 wt% 넣어, bis-GMA의 함량을 줄여 점도가 낮아져서 다른 실험군 보다 초기 불소가 더 빠르게 방출되었을 것으로 사료된다. 2시간에서는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였는데 1시간에서 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 bis-GMA 제재 불소 바니쉬에 이어 두 번째로 높은 불소방출량을 보였고, 2시간 이후부터는 bis-GMA 제재 불소 바니쉬가 현저하게 불소 방출량이 감소한 반면 제작된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 여전히 다른 실험군에 비해 높은 불소 방출량을 보였다. 1일 이후부터 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 가장 높은 불소 방출량을 보였으며, 20일 이후부터는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 다른 실험군보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였고 유효농도 0.03 ppm을 30일까지 유지하였다. 이는 우리가 제작한 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 모두 수소가 첨가된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin)을 사용하여 위에서 설명하였던 것처럼 수소가 첨가된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin)은 연화점이 80∼87 ℃로써 물성이 쉽게 변하지 않으며 높은 점도를 가지고 있어서 지속적으로 불소를 방출한 것으로 사료된다. 하지만 우리가 제작한 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬의 용매의 함량을 조절함으로써 초기에 더 많은 불소를 방출한 것으로 사료된다.

위와 같이 셀룰로이드 스트립은 치아의 성분과 표면에너지 등이 상이하여 우치로 사용하여 실험을 진행해본 결과 자가중합형 bis-GMA와 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 1시간과 2시간에서 시판용 제품보다 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다(표 6, 도 16, 17). 셀룰로이드 스트립에서 실험한 양상과 다르게 bis-GMA가 2시간에서도 높은 불소방출량을 보였다. 이는 bis-GMA 제재가 스트립보다는 치아와 더 부착력이 높아 2시간까지도 높은 불소방출량을 보인 것으로 사료된다. 칫솔질을 실시한 후 8시간에서는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였다. 이는 칫솔질을 실시 한 후에도 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin)이 다른 실험군보다 치아와의 접착력이 좋아 높은 불소 방출량을 보인 것으로 사료된다. 12시간 이후부터는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소 방출량을 보였으며, 치아 우식증을 예방할 수 있는 유효농도 0.03 ppm을 20일까지 유지한 것은 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish였다.

하지만 치아 우식증을 예방할 수 있는 유효농도는 연구마다 다양하게 보고 있다. Leverett 등(1993)과 Featherstone(1999)는 구강 타액의 불소 농도가 0.04 ppm 이상을 유지하게 되면 치아 우식증의 위험성을 낮춘다고 보고하고 있으며, Gibbs 등(1995)는 0.06 ppm의 불소농도로 법랑질의 재석회화가 촉진된다고 보고하고 있다. 또한 Page(1991)는 약산성 용액에서 72시간 동안 0.014 ppm의 불소용액으로 탈회가 방지 되며 항우식 효과가 있다고 밝혔다. 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 초기의 불소 방출량도 많을 뿐만 아니라 위의 유효농도를 최소 15일에서 그 이상 기간 동안 나타내고 있었다. 또한 동적인 상태에서 불소 바니쉬의 불소 방출량을 비교한 결과 하루에 두 번씩 칫솔질을 하였음에도 불구하고 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군보다 장기적으로 치아우식을 예방할 수 있는 유효농도를 보였기 때문에 본 발명의 실험에 사용된 불소 바니쉬 중에 가장 항우식 효과가 뛰어날 것으로 예상된다.

<불소 바니쉬와 항균물질의 S. mutans 에 대한 항균효과와 세포독성>

불소 바니쉬의 S. mutans에 대한 아가 확산 실험(agar diffusion test)을 실시한 결과 제작된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish가 다른 실험군에 비해서 S. mutans에 대한 항균효과가 유의성 있게 컸음을 알 수 있었다(도 18, 19). 다른 불소 바니쉬도 S. mutans에 대한 항균효과가 나타났다. 그러므로 불소 바니쉬 자체도 항균성이 있음을 확인하였다. Jeevarathan 등(2007)도 불소 바니쉬 적용 후에 S. mutans의 수가 감소하였다고 보고한 바 있으므로 본 발명의 실험결과와 일치한다. 하지만 Beltran-Aguilar 등(2000)은 Duraphat 불소 바니쉬를 어린이들에게 사용하였을 때 구강의 타액과 치면세균막이 붙어 있는 곳의 S. mutans의 수가 크게 영향을 받지 않는다고 보고한 바 있다. 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재의 불소 바니쉬가 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬보다 항균효과가 더 크게 나타났는데 이는 처음 한두 시간에만 불소를 많이 방출하는 자가중합형 bis-GMA 불소 바니쉬에 비해 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 하루종일 꾸준히 불소를 방출하기 때문에 항균효과가 더 컸다고 사료된다. 하지만 NaF 대신 디플루오로실란(difluorosilane)을 활성 성분(active ingredient)으로 사용한 Fluor-protector는 S. mutans에 대한 항균효과가 나타나지 않았다. 이는 디플루오로실레인(difluorosilane)이 NaF보다 불소를 훨씬 더 적게 방출하여 S. mutans에 대한 항균효과가 나타나지 않았을 것으로 사료된다.

클로르헥시딘(Chlorhexidine)은 항균, 항우식, 재광화 역할을 하며 약간의 독성을 가지고 있다고 보고되고 있다(Pinar Erdem 등, 2012). 잔토리졸(Xanthorrhizol)은 구강 내 세균에 대해 뛰어난 항균효과를 나타내며, 특히 S. mutans에 대하여 뛰어난 항균효과를 나타낸다고 보고되고 있다(Shim 등, 2000). 본 발명에서 항균물질 자체만 비교하였을 때 한천배지확산시험 결과 350 μg/mL의 농도에서 클로르헥시딘(chlorhexidine)이 잔토리졸(xanthorrhizol)보다 S. mutans에 대하여 뛰어난 항균효과를 보였다(도 20, 21). 또한 항균물질과 불소 바니쉬에 혼합하였을 때 클로르헥시딘(chlorhexidine)과 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 혼합하였을 때에도 bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 혼합하였을 때보다 우수한 항균효과를 보였다.

최저발육억제농도(MIC)와 최저살균농도(MBC)는 잔토리졸(xanthorrhizol)이 클로르헥시딘(chlorhexidine)보다 S. mutans에 대하여 더 낮은 농도에서 MIC와 MBC를 보였다(표 7). 하지만 한천배지확산시험에서 350 μg/mL의 농도에서는 클로르헥시딘(chlorhexidine)이 잔토리졸(xanthorrhizol)보다 S. mutans에 대하여 더 우수한 항균효과를 보였다. 따라서 항균물질의 농도가 낮을 때에는 잔토리졸(xanthorrhizol)이 클로르헥시딘(chlorhexidine)보다 더 우수한 항균효과를 보이는 것으로 사료된다. Matthijs와 Adriaens(2002)는 바니쉬에 10%, 20% 40% 클로르헥시딘(chlorhexidine)의 농도로 혼합하였을 때 40%가 최적의 농도라고 하였으며, 40% 클로르헥시딘(chlorhexidine) 바니쉬를 치아의 인접면의 치면세균막에 15분간 접촉하였을 때 S. mutans가 감소되었다고 보고하였다. 따라서 클로르헥시딘(chlorhexidine)은 저농도 보다는 어느 일정농도 이상에서 S. mutans에 대한 항균효과를 보이는 것으로 사료된다. 잔토리졸(Xanthorrhizol)은 5 μg/mL의 농도에서 S. mutans의 바이오필름 형성을 60% 감소시켜 저농도에서 치면세균막 형성을 효과적으로 예방할 수 있는 것으로 보고된바 있다(Rukayadi와 Hwang, 2006). Bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 잔토리졸(xanthorrhizol)과 혼합시 MIC가 더 낮게 나타났으며, 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 클로르헥시딘(chlorhexidine)과 혼합시 MIC와 MBC가 더 낮게 나타났다. 그 이유는 선행연구가 없어서 규명하는데 어려움이 있으나 Bis-GMA 제재 불소 바니쉬와 잔토리졸(xanthorrhizol)이 모두 소수성의 특성을 갖고 있으며, 수소가 첨가된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 클로르헥시딘(chlorhexidine)은 친수성의 특성을 갖고 있다. 소수성의 특성을 갖고 있는 물질은 소수성끼리, 친수성의 특성을 갖고 있는 물질은 친수성끼리 잘 혼합되어 항균효과가 우수하게 나타난 것으로 사료된다. Hiraishi 등(2008)의 연구에서도 레진 제재의 친수성에 의해 레진 제재와 혼합되어 있는 클로르헥시딘(chlorhexidine)의 방출을 증가시킨다고 하여 본 발명의 결과와 유사한 결과를 보였다. 하지만 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬에 클로르헥시딘(chlorhexidine)을 혼합하였을 때 S. mutans에 대하여 가장 낮은 농도의 MIC와 MBC를 보였으며, 클로르헥시딘(chlorhexidine)을 단독으로 적용하였을 때보다 낮은 농도를 보였는데, 이는 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬에서 불소가 하루동안 유효농도 이상으로 높은 불소 방출량을 보였기 때문에 항균효과가 극대화된 것으로 사료된다.

실험용 불소 바니쉬와 시판용 불소 바니쉬의 세포독성을 평가한 결과, V-varnish와 Fluor protector가 다른 실험군보다 유의성 있게 세포독성이 낮았다(도 22). 초기에 불소를 많이 방출했던 bis-GMA 제재와 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬 및 이 두 불소 바니쉬에 항균물질을 혼합한 경우는 V-varnish와 Fluor protector보다 다소 높은 세포독성을 나타냈고 이는 초기 높은 불소방출이 세포독성에 영향을 끼칠 수 있었기 때문으로 사료된다. 그러나 bis-GMA 제재와 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬 및 이 두 불소 바니쉬에 항균물질을 혼합한 경우 모두 시판용 불소 바니쉬가 나타내는 범주안의 세포독성을 보였다.

경도는 제작된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 불소 처치 전 치아보다 5일과 30일에서 유의성 있게 높은 경도를 보였다(도 23). 이는 꾸준히 방출하는 불소로 인해 치아의 경도가 증가하였기 때문으로 사료된다. Rosin-Grget 등(2013)은 0.01∼10 ppm의 낮은 불소농도에 장기간 노출되면 치아의 법랑질의 수산회인회석이 불화인회석으로 치환된다고 보고하였다. Seppa(2004)의 연구에 의하면 불화인회석은 수산회인회석 보다 재광화를 촉진시키며 치아우식 예방에 효과적이라고 하였다. 본 발명에서 제작된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 치아에 처치하였을 때 경도가 증가한 원인은 불화인회석이 형성되어 치아의 재광화를 촉진시켰기 때문이라고 사료되며, 추후 치아우식을 효과적으로 예방할 수 있는 제재로 사용될 것으로 예상된다. 제작된 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬와 V-varnish는 10일후 주사전자현미경으로 관찰하였을 때 100배율에서 법랑질 표면이 매끈해짐을 관찰할 수 있었다. Elkassas와 Arafa(2014)의 연구에서 APF 겔을 도포하고 2주가 지났을 때 법랑질 결정이 증가하면서 거칠게 탈회된 치아표면이 매끄러워져 본 발명의 실험 결과와 비슷한 양상을 보였다. EDX 분석 결과에서는 1일과 10일에서 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬를 처치한 치아의 불소 함유량이 가장 높아 초기부터 꾸준히 불소 방출량이 높은 근거를 뒷받침하였다.

결론적으로, 본 발명에서 제작한 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재와 자가중합형 bis-GMA 제재 불소 바니쉬는 1시간과 2시간에서 시판용 제품보다 유의성있게 높은 불소방출량을 보였다(p<0.05). 8시간 이후부터 20일까지 실험용 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬가 다른 실험군에 비해 유의성 있게 높은 불소방출량을 보였다(p<0.05).

본 발명에서 제작한 하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin) 제재 불소 바니쉬는 다른 실험군보다 장기간 불소를 방출하며, 불소 바니쉬 자체와 항균물질을 혼합하였을 때 S. mutans에 대한 항균효과가 우수하였으며, 불소 방출량에 따른 경도 증가를 보였고, EDX 결과에서도 다른 실험군보다 불소 함유량이 높아 치아 우식증 예방에 가장 효과적인 불소 바니쉬로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

<수첨(hydrogenated) 로진 불소제재, 수첨(hydrogenated) 및 비수첨(non-hydrogenated) 로진 에스테르 불소제재, 및 자가 중합형 Bis-GMA 불소 제재의 비교>

1. 수첨 KR-610, Vericom 로진, 로진 에스테르(수첨, 비수첨) 불소바니쉬 불소 방출량 비교 실험

1.1 재료 및 불소제재 제작 방법

1.1.1 수첨 로진 KR-610

베이스로 수첨(hydrogenated) 로진(KR-610, ARAKAWA)을 65 wt%를 사용하였다. 이 KR-610은 연화온도(softening point)가 80-87 ℃이고, 산가(Acid number)는 165-175이다. 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)이나 에틸 아세테이트를 30 wt% 사용하였다. NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 90 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

1.1.2 Vericom에서 제공받은 수첨 로진

베이스로 Vericom에서 제공받은 수첨(hydrogenated) 로진을 65 wt%를 사용하였고, 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)이나 에틸 아세테이트를 30 wt% 사용하였다. 그리고 NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 40 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

1.1.3 롯데제과에서 제공받은 수첨 로진 에스테르(Rosin ester)와 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester)

베이스로 롯데제과에서 제공받은 수첨(hydrogenated) 로진 에스테르(Rosin ester)와 비수첨(non-hydrogenated) 로진 에스테르(Rosin ester)를 65 wt%를 사용하였고, 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)이나 에틸 아세테이트를 30 wt% 사용하였다. 그리고 NaF는 5 wt%를 사용하였다. 40 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

1.2 불소방출량 측정

제작한 불소바니쉬를 셀룰로이드 스트립에 적용하여 불소방출량을 측정하기 위해 실온에서 10분 동안 경화시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소바니쉬를 도포한 셀룰로이드 스트립을 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(shaking water bath, JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 불소방출량은 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하였다.

1.3 실험 결과

수첨(hydrogenated) 로진 KR-610과 Vericom 로진(Rosin)은 로진 에스테르(Rosin ester)(수첨과 비수첨 모두 포함해서)보다 불소방출량이 높았다. 따라서 수첨 로진 타입(Hydrogenated rosin type)이 로진 에스테르 타입(Rosin ester type)보다 치아 도포용 불소재재로서의 불소방출에 효과적임을 알 수 있었다. 또한, 수첨(hydrogenated) 로진인 KR-610과 Vericom 로진(Rosin)의 경우, 30 wt% 에탄올을 용매로 사용한 것의 불소방출량이 30 wt% 에틸 아세테이트(ethyl acetate)를 용매로 사용한 것보다 높았다(도 33, 도 34).

2. 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재와 수첨 로진(rosin) (KR-610) 불소제재, 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재의 시중제품과의 불소방출량 비교 실험: 동적인 상태에서 (37 ℃ 진탕항온수조(shaking water bath) + 하루 2번 칫솔질)

2.1 재료 및 불소제재 제작 방법

2.1.1 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재 제작

TEGDMA 함량에 따른 불소방출량의 차이를 보기 위해 TEGDMA 함량을 30, 40, 50, 60 wt%로 조절하여 용액A와 용액B를 만들었다. 위와 같이 제작된 용액 A와 B는 베이스로 각각 65 wt% 사용하였고, 용매도 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 각각 30 wt%를 첨가하고 NaF를 5 wt%를 첨가하여 열이 가해지는 교반기(RCH-3) 위에서 40 ℃ 물중탕 하에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer, RW20DZM.n)로 30분간 혼합하여 자가 중합형 bis-GMA 제재 용액A와 용액B를 만들어 불소바니쉬를 제작하였다.

2.1.2 수첨 KR-610 불소제재 제작

베이스로 수첨(hydorgenated) 로진 (KR-610, ARAKAWA)을 65 wt%를 사용하였고, 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30 wt% 사용하였다. NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 90 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

2.1.3 롯데제과에서 제공받은 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재 제작 베이스로 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 65 wt%을 사용하였고, 용매로 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30 wt%, NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 40 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

2.1.4 실험에 사용된 시중제품

실험에 사용된 시중제품으로는 Bifluoride 12와, V-varnish, Flor-opal, Cavity shield를 사용하였다.

2.2 불소방출량 측정

제작된 불소바니쉬를 우치에 적용하여 불소방출량을 측정하기 위해 우식이 없고 깨끗한 우치를 준비하였다. 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티 왁스로 채웠다. 깨끗한 협면에 10 × 7 mm의 테이프를 붙인 후 그 이외의 치아 표면에 매니큐어를 도포하였다. 테이프를 제거한 뒤 그 부위에 제작한 불소바니쉬 용액A와 용액B를 1:1로 혼합한 후 5 mg을 도포하였다(도 2). 실온에서 10분 동안 경화 시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 불소바니쉬를 도포한지 4시간과 12시간 이후에 치아의 순면에 회전법 동작으로 10회 반복 동작하여 칫솔질을 하였고, 매일 하루에 두 번씩 같은 시간에 칫솔질을 시행하였다. 불소방출량은 불소이온측정기를 이용하여 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하여 최적의 불소 방출을 나타내는 조건을 탐색하였다.

2.3 실험 결과

수첨(hydorgenated) 로진인 KR-610과 Vericom 로진은 용매로 에탄올을 30 wt%밖에 사용하지 않았기 때문에 Bis-GMA 불소제재보다 불소방출량이 낮았다. 하지만 수첨(hydorgenated) 로진인 KR-610과 Vericom 로진은 다른 비수첨 로진 제품인 Flor-Opal이나 Cavity shield, 로진 에스테르(Rosin ester)보다 불소방출량이 높다(도 35, 도36).

3. 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재와 수첨 KR-610 불소 제재, 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재의 불소방출량 비교실험: 동적인 상태(37 ℃ 진탕항온수조(shaking water bath) 또는 37 ℃ 쉐이킹(shaking) 수조+칫솔질)에서

3.1 재료 및 불소제재 제작 방법

3.1.1 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재 제작

TEGDMA 함량을 40 wt%로 조절하여 용액A와 용액B를 만들었다. 위와 같이 제작된 용액 A와 B는 베이스로 각각 65 wt% 사용하였고, 용매도 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 각각 30 wt%를 첨가하고 NaF를 5 wt%를 첨가하여 열이 가해지는 교반기(RCH-3) 위에서 40 °C 물중탕 하에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer, RW20DZM.n)로 30분간 혼합하여 자가 중합형 bis-GMA 제재 용액A와 용액B를 만들어 불소바니쉬를 제작하였다.

3.1.2 수첨 KR-610 불소제재 제작

베이스로 수첨(hydrogenated) 로진 (KR-610, ARAKAWA)을 65 wt%를 사용하였고, 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30 wt% 사용하였고, NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 90 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

3.1.3 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 불소제재 제작

베이스로 비수첨 로진 에스테르(Rosin ester) 65 wt%을 사용하였고, 용매로 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30 wt%, NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 40 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

3.2 불소방출량 측정

제작된 불소바니쉬를 우치에 적용하여 불소방출량을 측정하기 위해 우식이 없고 깨끗한 우치를 준비하였다. 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티 왁스로 채웠다. 깨끗한 협면에 10 × 7 mm의 테이프를 붙인 후 그 이외의 치아 표면에 매니큐어를 도포하였다. 테이프를 제거한 뒤 그 부위에 제작한 불소바니쉬 용액A와 용액B를 1:1로 혼합한 후 5 mg을 도포하였다. 실온에서 10분 동안 경화 시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 교반(shaking)만 한 그룹은 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였고, 교반(shaking)+칫솔질한 그룹은 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조에 보관하고 불소바니쉬를 도포한지 4시간과 12시간 이후에 치아의 순면에 회전법 동작으로 10회 반복 동작하여 칫솔질을 하였고, 매일 하루에 두 번씩 같은 시간에 칫솔질을 시행하였다. 불소방출량은 불소이온측정기를 이용하여 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하여 최적의 불소 방출을 나타내는 조건을 탐색하였다.

3.3 실험 결과

수첨(hydorgenated) 로진인 KR-610은 용매로 에탄올을 30 wt%밖에 사용하지 않았기 때문에 Bis-GMA 불소제재보다 37 ℃에서 교반(shaking)만 한 군이나 교반(shaking)+칫솔질한 군 모두에서 불소방출량이 낮았다. 그러나 수첨(hydrogenated) 로진인 KR-610은 로진 에스테르(Rosin ester)보다 37 ℃에서 교반(shaking)만 한 군이나 교반(shaking)+칫솔질한 군 모두에서 불소방출량이 높았다(도 37, 도 38).

4. 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재(TEGDMA 함량 다양하게)와 수첨 KR-610 불소제재(에탄올 함량 다양하게)와 시중제품과의 불소방출량 비교: 동적인 상태에서 (37 ℃ 진탕항온수조(shaking water bath) + 칫솔질)

4.1 재료 및 불소제재 제작 방법

4.1.1 자가 중합형 Bis-GMA 불소제재 제작

TEGDMA 함량을 각각 30, 40, 50 wt%로 조절하여 용액A와 용액B를 만들었다. 위와 같이 제작된 용액 A와 B는 베이스로 각각 65 wt% 사용하였고, 용매도 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 각각 30 wt%를 첨가하고 NaF를 5 wt%를 첨가하여 열이 가해지는 교반기(RCH-3) 위에서 40 ℃ 물중탕 하에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer, RW20DZM.n)로 30분간 혼합하여 자가 중합형 bis-GMA 제재 용액A와 용액B를 만들어 불소바니쉬를 제작하였다.

4.1.2 수첨 KR-610 불소제재 제작

베이스로 수첨 KR-610 로진 (KR-610, ARAKAWA)을 30, 40, 50, 60 wt%를 사용하였고, 용매로는 에탄올(absolute≥99.7%, Merck KGaA)을 30, 40, 50, 60 wt% 사용하였다. NaF는 5 wt%를 사용하였다. 위의 재료를 90 ℃로 물중탕을 하기 위해 열이 가해지는 교반기(RCH-3, Tokyo Rikakikai Co., LTD., Tokyo, Japan) 위에서 오버-헤드 교반기(over-head stirrer)로 30분간 혼합하였다.

4.1.3 실험에 사용된 시중제품

4.2 불소방출량 측정

제작된 불소바니쉬를 우치에 적용하여 불소방출량을 측정하기 위해 우식이 없고 깨끗한 우치를 준비하였다. 우치의 치수를 제거하고 치수강을 유틸리티 왁스로 채웠다. 깨끗한 협면에 10 × 7 mm의 테이프를 붙인 후 그 이외의 치아 표면에 매니큐어를 도포하였다. 테이프를 제거한 뒤 그 부위에 제작한 불소바니쉬 용액A와 용액B를 1:1로 혼합한 후 5 mg을 도포하였다. 실온에서 10분 동안 경화 시킨 다음 플라스틱병에 10 mL의 증류수를 채운 후 불소바니쉬를 도포한 우치를 넣은 후 37 ℃, 140 rpm의 진탕항온수조(JSSI-100C, JSR, Cheongwon, Korea)에 보관하였다. 불소바니쉬를 도포한지 4시간과 12시간 이후에 치아의 순면에 회전법 동작으로 10회 반복 동작하여 칫솔질을 하였고, 매일 하루에 두 번씩 같은 시간에 칫솔질을 시행하였다. 불소방출량은 불소이온측정기를 이용하여 1, 2, 3, 4, 8, 12시간, 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30일에 측정하여 최적의 불소 방출을 나타내는 조건을 탐색하였다.

4.3 실험 결과

수첨 로진인 KR-610은 50 wt% 에탄올 함량에서 가장 높은 불소방출량을 보였다. Bis-GMA 불소제재는 50 wt% TEGDMA 함량에서 가장 높은 불소방출량을 보였다. 수첨 로진인 KR-610은 다른 비수첨 로진 제품인 Flor-Opal이나 Cavity shield, 로진 에스테르(Rosin ester)보다 불소방출량이 유의성 있게 높았다(도 39, 도40).

Claims

하이드로겐화 로진(hydrogenated rosin);
용매 및 불소 화합물을 총 배합물 중량의 하이드로겐화 로진 30 내지 65 중량% : 용매인 에탄올 또는 에틸아세테이트 30 내지 65 중량% : 불소 화합물 1 내지 10 중량% 배합하는 단계; 및
상기 배합물을 70 내지 95℃로 25 내지 40 분간 중탕하여 교반하는 단계를 포함하는, 불소 다량 및 장기 방출성 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법.
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제1항에 있어서,
하이드로겐화 로진; 용매 및 불소 화합물의 배합비율은 총 배합물 중량의 35 내지 55 중량% : 40 내지 60 중량%: 2 내지 8 중량%인 것을 특징으로 하는, 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
용매는 증류수, 디메틸술폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO), 프로피온산 이소아밀(Isoamyl propionate) 및 플루오르화수소(Hydrogen fluoride, HF)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법.
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제1항에 있어서,
불소 화합물은 HF, NH₄F, NaF, KF, Na₂FPO₄, K₂FPO₄, CaF₂, TiF₄, Ca₅(PO₄)₃F, H₂F₂Si(Difluorosilane), C₁₆H₃₆FN 및 SnF₂로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물의 제조방법.
하이드로겐화 로진 30 내지 65 중량%, 용매인 에탄올 또는 에틸아세테이트 30 내지 65 중량% 및 불소 화합물 1 내지 10 중량%를 유효성분으로 포함하는 불소 다량 및 장기 방출성 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물.
제7항의 치아 도포용 로진 제재 불소 함유 조성물; 및 항균물질을 함유하는, 항균성 불소 함유 조성물.
제8항에 있어서,
항균물질은 클로르헥시딘(chlorhexidine) 또는 잔토리졸(xanthorrhizol)인 것을 특징으로 하는, 항균성 불소 함유 조성물.
제9항에 있어서,
클로르헥시딘 또는 잔토리졸은 0.1 내지 1,000 μg/mL의 농도로 함유되는 것을 특징으로 하는, 항균성 불소 함유 조성물.