KR20220109121A - 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20220109121A
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홍진기
서지영
김지영
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Abstract

본 명세서에서는 쌍성 이온성 물질(Zwitterionic material) 및 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)를 포함 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법이 제공된다.

Description

치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법{GLASS IONOMER CEMENT COMPOSTION FOR DENTAL AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 치과용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
치과용 시멘트는 영구적 또는 임시적 수복에서부터 금속성 수복물의 접합, 치근관의 밀봉, 치즈팩 혹은 보호대 등의 다양한 치과 치료에 사용되는 재료이다. 치과용 시멘트는 영구성을 보장할 순 없으나, 경제적이고 손쉽게 사용할 수 있다는 장점 때문에 치과 수복술식에서 절반 이상 사용이 되고 있다. 이러한, 치과용 시멘트는 구성 성분에 따라, 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement), 인산아연 시멘트(zinc phosphate cement), 규소인산아연 시멘트(zinc silicate cement), 산화아연-유지놀 시멘트(zinc oxide-eugenol cement), 폴리카복실레이트 시멘트(polycarboxylate cement), 레진 시멘트(resin cement), 규산 시멘트(silicate cement) 및 수산화 칼슘 시멘트(calcium hydroxide cement) 등으로 분류될 수 있다.
이 중, 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)는 정균작용 및 충치발생을 억제시킬 수 있는 우수한 불소유리능을 가지고 있으며, 상아질과 유사한 열팽창계수를 가지며, 경화되는 동안 수축이 적고, 우수한 치질과의 결합력을 가지고 있으며, 적은 미세누출 등의 장점을 가지고 있다.
한편, 이러한 치과용 시멘트는 찬 음식 및 더운 음식 등에 의한 온도 변화, 산성 및 알칼리성 음식 등에 의한 산도 변화 및 저작하는 힘에 의한 압력 변화가 심하고, 항상 타액에 젖어있는 사람 구강의 특성에 견딜 수 있는 내구성을 가져야 한다.
나아가, 치과용 시멘트는 대부분 브러쉬질과 같은 기계적 세척이 무시되면 세균성 플라그 (bacterial plaque) 및 치석이 부착될 수 있다. 또한, 습한 구강 내 환경으로 인해 바이오필름 (biofilm)이 쉽게 형성될 수 있으며, 형성된 바이오필름은 박테리아 및 곰팡이의 응집 형성을 더 야기시킬 수 있다.
이에, 구강 내의 온도, 산도, 압력 및 습도 변화 등에 견딜수 있는 적절한 단단함을 구비하고, 박테리아 및 곰팡이의 번식이 어려우며, 인체에 대한 알레르기 및 내분비 교란과 같은 악영향을 끼치는 물질에 대한 용출이 없는 안정성 높은 소재가 요구되고 있다.
그러나, 전술한 글라스 아이오노머 시멘트는 낮은 마모저항성, 낮은 인장강도, 건조 민감성, 연마의 어려움, 긴 경화시간, 심미적으로 불투명(chalk) 등의 단점을 갖기 때문에 임상적 적용에 한계를 가지고 있다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
한편, 전술한 글라스 아이오노머 시멘트의 한계를 극복하고자, 첨가제를 사용하여 기계적 특성을 증가시키고자 하는 것이 연구되어 왔다. 보다 구체적으로, 종래에 글라스 아이오노머 시멘트의 단점을 극복하고자, 복합 레진이 혼합된 레진 강화형 글라스 아이오노머 시멘트(Resin Modified Glass Ionomer, RMGI)가 개발되었다. 그러나, 이 또한 와동(cavity)이 큰 경우, 광불투과성, 색조의 제한 및 시술 후 색 안정성 등의 심미적 한계를 가지며, 복합 레진에 비하여 낮은 결합력을 갖는다. 나아가, 레진 강화형 글라스 아이오노머 시멘트 역시 탈수에 민감하기 때문에 초기 경화 후, 10분 이상 그대로 두어 안정화가 된 후, 주수 하에 연마해야함에 따라, 여전히 임상의 한계를 가지고 있다.
또한, 글라스 아이오노머 시멘트는 전술한 레진뿐만 아니라, 기계적 성질을 향상시키기 위해 은-주석, 은-팔라듐 및 은-티타늄과 같은 금속 합금이 혼합되어 사용되었으나 불쾌한 금속 색상의 변화와 함께 생체 활성을 손상시켰다.
결국, 종래의 글라스 아이오노머 시멘트는 기계적 특성만 향상시킬 뿐, 생체 활성 즉, 골 형성과 관련된 아파타이트(apatite) 또는 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)의 석출과 같은 미네랄화를 향상시키지 못하였으며, 이에 따라, 치아의 근본적인 치료 및 예방 효과를 제공하지 못하였다.
한편, 본 발명의 발명자들은 쌍성 이온성 물질이 다양한 치과용 재료와 사용되어 단백질과 박테리아의 흡착을 차단하는 방오 효과를 기여한다는 것을 주목하였다. 이에, 본 발명의 발명자들은 쌍성 이온성 물질이 GIC에도 사용될 경우, GIC에서도 향상된 방오 효과를 제공할 수 있다는 것을 인지하였으며, 이에 따라, GIC와 함께 수복 재료로서 박테리아에 의한 감염을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 치과용 조성물에 대하여 연구하였다.
그 결과, 본 발명의 발명자들은, 특정 비율을 가지는 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 GIC와 함께 이용될 경우, GIC를 단독으로 사용하였을 때 보다 표면 단백질 및 박테리아의 흡착에 대한 차단 효과가 증가한다는 것을 발견하였다.
나아가, 본 발명의 발명자들은 특정 비율을 가지는 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 전술한 방오 효과뿐만 아니라, 박테리아를 포함하는 다양한 미생물에 대한 사멸에도 기여할 수 있다는 것을 발견하였으며, 이는 쌍성 이온성 물질에 의한 이온 방출 효과임을 인지하였다.
이에, 본 발명의 발명자들은 특정 분해성 유리 조성물이 Na+, Si 4+ 및 Ca 2+와 같은 이온의 방출로 인하여, 뼈와 화학 결합을 형성할 수 있다는 것을 더욱 주목하였다.
결국, 본 발명의 발명자들은 특정 비율을 가지는 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 GIC와 함께 이용될 경우, GIC의 이온 방출의 향상되며, 이에 따른 연쇄적인 메커니즘에 의하여, 생체 활성이 증가되어 치아의 범랑질의 형성이 증가될 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 특정 비율을 가지는 하나 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써, 치아의 생물 방오 효과 및 항균성을 향상시킬 수 있는 치과용 수복 재료인 글라스 아이오노머 시멘트를 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 발병 이후의 치료적 효과뿐만 아니라, 치아의 근본적인 기계적 특성을 향상시켜 다양한 위해요소에 대한 예방 효과를 제공할 수 있는 글라스 아이오노머 시멘트를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 쌍성 이온성 물질(Zwitterionic material) 및 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 제공한다.
이때, 본 명세서에서 사용되는 용어, "쌍성 이온성 물질"은 분자 내에 산 성 및 염기성 원자단을 가지고 있고, 양쪽의 기가 동시에 이온화 상태이며 음, 양의 두 전하를 갖고 있는 이온성 물질을 의미할 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 쌍성 이온성 물질의 함량은, 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여 약 1 내지 5 wt %일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 쌍성 이온성 물질은, MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), 설포베타인 메타크릴레이트 (sulfobetaine methacrylate, SB), DMPC (1,2-dimyristoylsn-glycero-3-phosphatidylcholine), DMSP (3-dimethylsulfoniopropanoate), 트리고넬린 (trigonelline), 엑토인 (ectoine), 베타인 (betaine), SPE (N-(2-methacryloyloxy)ethyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), SPP (N-(3-methacryloylimino)propyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), CBMA (carboxybetaine methacrylate) 및 SPV (3-(2'-vinyl-pyridinio)propanesulfonate) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있으며, MPC 및 SB이 동시에 포함될 경우, MPC 및 SB의 비율은, MPC 약 1 대 SB 약 1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, MPC 및 SB 이외의 다양한 쌍성 이온성 물질이 다양한 비율로 설정되어 이용될 수 있다. 예를 들어 MPC 대 SB 비율은 1 대 3 내지 3 대 1사이에서 설정될 수 있다. 이때, 2가지 이상의 쌍성 이온성 물질이 전술한 특정 비율로 포함될 경우, 쌍성 이온성 물질 내의 전하의 밀도가 더욱 편향됨에 따라, GIC에 포함되어 있는 이온의 방출량이 더욱 향상될 수 있으며, 이에 따라, 생체 활성이 더욱 증진될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍성 이온성 물질(Zwitterionic material) 및 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 전술한 쌍성 이온성 물질뿐만 아니라, 다양한 보강제(Modifier)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 쌍성 이온성 물질은, 쌍성 이온성 물질 내의 전하의 밀도 차를 이용하여 GIC 내부에 존재하는 Bridging oxygen(BO) 간 결합을 차단하여, Non-bridging oxygen(NBO)의 비율을 증가시킴으로써, 내부의 이온 방출을 증가시킬 수 있는 보강제이다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 보강제는 전술한 쌍성 이온성 물질뿐만 아니라, 편향된 전하의 밀도를 가짐에 따라, GIC 내부의 NBO의 비율을 증가시킬 수 있는 다양한 물질을 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 보강제는 GIC의 물리적 성질을 강화시킬 수 있는 물질을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하이드록실아파타이트 (HAp), 유리 섬유 (glass fiber), 은-주석 합금 (silver-tin alloy), 지르코니아 (ZrO2), 알루미나 (Al2O3), 티타니아 (TiO2) 나노입자 (nano particles), 생체 활성 유리 (bioactive glass) 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, GIC의 함량은, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여 약 95 내지 99 wt %일 수 있다. 이때, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 전체 질량에 대하여, 약 95 내지 99 wt %의 GIC를 포함함에 따라, GIC 고유의 특성 및 물리적 성질을 변함없이 유지하며, 보강제에 의한 추가적인 효과를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 압축 강도는, 50 내지 80 MPa 수준이며, 이는 일반적인 GIC와 유사한 수준인 것으로 나타남에 따라, 본 발명은 쌍성 이온성 물질의 첨가로 인하여 기계적 물성이 변화되지 않고 유지될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은, 칸디다균(Candida albicans), 액티노마이세스 나이슬런디(Actinomyces naeslundii), 베일로넬라 파르불라(Veillonella parvula), 스트랩토코커스 소브리누스 (Streptococcus sobrinus), 스트랩토코커스 상기스 (Streptococcus sanguis), 스트랩토코커스 뮤탄스(Sterptococcus mutans), 스트랩토코커스 미티스 (Streptococcus mitior), 락토바실러스 카제이 (Lactbacillus casei), 락토바실러스 아시도필루스 (Lactbacillus acidophilus), 액티노마이세스 비스코서스 (Actinomyces viscosus) 및 액티노마이세스 네슬룬디 (Actinomyces naeslundii) 로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 박테리아에 대한 항균 활성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 구강 내 서식하며 충치 및 치주 질환을 야기할 수 있는 다양한 미생물을 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 미생물 용액 노출 24시간 이후, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 상의 바이오필름의 두께는, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물 상의 바이오필름의 두께보다 0.5 배 내지 0.6 배 낮은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 바이오필름의 바이오매스 밀도는, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물 상의 바이오매스 밀도 보다 0.38 배 내지 0.6 배 낮은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 안정화제, 난연제, 대전방지제, 연화제, 강화재, 충전재, 형광 중백제, 윤활제, 함입 감소제, 중축제 촉매, 소포제, 유화제, 증점제, 및 향료로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 (Hydroxypropyl Methylcellulose), 하이드록시에틸 셀룰로스 (Hydroxyethyl Cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로스 (Hydroxypropyl Cellulose), 폴리비닐 알코올 (Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐 피롤리돈 (Polyvinyl Pyrrolidone), 카보머 (Carbomer), 및 초산 비닐 수지 (Polyvinyl Acetate) 로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 접착성 물질을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 아파타이트 넓이(apatite area)는, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 아파타이트 넓이보다 50 내지 75 배 높은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Zn 방출량은, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Zn 방출량보다 13 내지 260 배 높은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Ca 방출량은, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Ca 방출량보다 2 내지 40 배 높은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Sr 방출량은, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Sr 방출량보다 5 내지 55 배 높은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 P 방출량은, 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 P 방출량보다 5 내지 133 배 높은 수준일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은, C=O, C-N, N+(CH3)3, POCH, S=O symmetric 및 S=O asymmetric으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 작용기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 전체 질량에 대하여 약 1 내지 5 wt % 쌍성 이온성 물질을 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC) 액체에 혼합시키는 단계 및 쌍성 이온성 물질이 혼합된 GIC 액체 및 GIC 분말을 혼합시키는 단계를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 특징에 따르면, 쌍성 이온성 물질을 GIC 액체에 혼합시키는 단계는, 쌍성 이온성 물질이 상기 MPC 및 상기 SB 인 경우, 상기 MPC 대 SB는 1 대 3 내지 3 대 1의 비율로 혼합시키는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 하나 이상의 다양한 쌍성 이온성 물질이 포함될 경우, 다양한 비율로 혼합시켜 포함될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과하므로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명은, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물을 제공함으로써, 종래의 GIC 단독으로 구성된 치과용 조성물이 갖는 항균 예방 및 치료와 연관된 한계점을 극복할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 함께 포함됨에 따라, GIC를 단독으로 이용했을 때 보다 향상된 방오 효과 및 생체 활성을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명은, 치아의 수복 치료에 적용되어 방오 작용과 함께 이에 따른 항균 활성을 제공하여, 충치균을 차단 및 예방할 수 있으며, 나아가, 박테리아와 같은 미생물에 의해 야기되는 감염에 의한 염증 반응을 예방하고, 우수한 항균력을 갖는 치과용 수복 물질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은, 구강 내 조직에 대하여 감염 및 우식증을 초래할 수 있는 칸디다균 (Candida albicans), 액티노마이세스 나이슬런디 (Actinomyces naeslundii), 베일로넬라 파르불라 (Veillonella parvula), 스트랩토코커스 소브리누스 (Streptococcus sobrinus), 스트랩토코커스 상기스 (Streptococcus sanguis), 스트랩토코커스 뮤탄스(Sterptococcus mutans), 스트랩토코커스 미티스 (Streptococcus mitior), 락토바실러스 카제이 (Lactbacillus casei), 락토바실러스 아시도필루스 (Lactbacillus acidophilus), 액티노마이세스 비스코서스 (Actinomyces viscosus) 및 액티노마이세스 네슬룬디 (Actinomyces naeslundii) 와 같은 병원성 박테리아의 생물 부착 및 이에 의한 단백질 부착 방지 효과가 우수할 수 있다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 함께 포함됨에 따라, GIC를 단독으로 이용했을 때와 달리, 치아에 대한 근본적인 치료 및 예방 효과를 가져올 수 있다. 즉, 본 발명은 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 함께 포함됨에 따라, 보다 많은 이온이 방출되어, 생체 활성을 향상시키고 이에 따라, 치아의 범량질의 형성을 향상시켜, 치아 자체의 충치균에 대한 방어 기능 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2a는 이하의 다양한 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 조성 및 함량을 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 쌍성 이온성 물질에 대한 구조식을 도시한 것이다.
도 3은 전술한 본 발명의 실시예 및 대조군에 대한 적외선 분광법(Fourier Transformed Infrared Spectroscopy, FTIR)에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 4a는 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 결과를 도시한 것이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에서 방출된 이온들에 대한 프로파일에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트에서 방출된 이온들에 의한 진동 주파수 결과인 라만 스펙트럼 결과를 도시한 것이다.
도 5a는 쌍성 이온성 물질의 Net Charge에 대한 예시도를 도시한 것이다.
도 5b는 쌍성 이온성 물질에 의한 본 발명의 실시예에서 Net Charge에 대한 XPS 및 라만 스펙트럼 결과를 도시한 것이다.
도 5c는 전술한 도 5a 및 5b 결과를 정량화한 그래프를 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 항균 효과에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 생물막(바이오 필름, biofilm) 방지 효과에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 표면 및 단면에 대한 SEM 이미지를 도시한 것이다.
도 7b는 쌍성 이온성 물질에 의한 본 발명의 실시예에서 골활성 능력에 대한 라만 스펙트럼 결과를 도시한 것이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 pH 변화에 대한 결과를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 습윤성 및 기계적 특성에 대한 결과를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "바이오필름 (biofilm) "은 치아 및 치과용 치과 교정술 장치의 표면에 형성된 단백질, 곰팡이 및 박테리아 등으로 이루어진 군집을 의미할 수 있다. 이러한 바이오필름은 구강 내의 일정한 온도 및 습도와 박테리아의 영양이 되는 음식물 찌꺼기로 인해 계속 성장하여 두꺼워질 수 있다. 두꺼워진 바이오필름은 독성 물질이 생겨 충치 및 잇몸 염증을 일으키고, 결국 치은염과 치주염을 야기시킨다. 나아가, 바이오필름이 형성되면 그 위로 음식물 찌꺼기 등에 의한 단백질 등이 쌓여 플라그 (plaque) 가 형성되고, 플라그가 두꺼워지면서 딱딱해져 치석이 형성될 수 있다. 이에, 플라그 및 치석의 형성을 차단하기 위해서는 플라그 및 치석의 원인이 되는 바이오필름의 형성부터 저해시켜야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "바이오매스 (biomass)"는 바이오필름에 형성되어 있는 군집의 전체 박테리아 생물량을 의미할 수 있다.
치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법을 예시적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법은 치과용 조성물 전체 질량에 대하여 약 1 내지 5 wt % 쌍성 이온성 물질을 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC) 액체에 혼합하는 단계(S110) 및 쌍성 이온성 물질이 혼합된 GIC 액체 및 GIC 분말을 혼합하는 단계(S120)을 포함할 수 있다.
이때, GIC는 주로 플루오로알루미노실리케이트계 유리 분말과 주로 폴리아크릴산으로 구성된 폴리산을 포함하는 액상 사이의 반응에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명의 다양한 실시예에서 사용되는 GIC는 본 분야에서 상업적으로 사용되는 Caredyne Restore (GC Corporation, Tokyo, Japan)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 기술의 동일 분야에서 사용되는 다양한 GIC가 이용될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 사용되는 GIC는 Zn, Na, F, O, N, Ca, C, Cl, S, P, Si 및 Al으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 이온을 포함함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, GIC와 결합하여 이를 방출할 수 있는 다양한 이온을 모두 포함할 수 있다.
먼저, 쌍성 이온성 물질을 GIC 액체에 혼합하는 단계(S110)에서 이용되는 쌍성 이온성 물질은 MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), 설포베타인 메타크릴레이트 (sulfobetaine methacrylate, SB), DMPC (1,2-dimyristoylsn-glycero-3-phosphatidylcholine), DMSP (3-dimethylsulfoniopropanoate), 트리고넬린 (trigonelline), 엑토인 (ectoine), 베타인 (betaine), SPE (N-(2-methacryloyloxy)ethyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), SPP (N-(3-methacryloylimino)propyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), CBMA (carboxybetaine methacrylate) 및 SPV (3-(2'-vinyl-pyridinio)propanesulfonate) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는, MPC 또는/및 SB일 수 있다.
보다 구체적으로, 쌍성 이온성 물질을 GIC 액체에 혼합하는 단계(S110)에서 쌍성 이온성 물질로 MPC가 사용될 경우, MPC의 함량은, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여, 약 1 내지 5 wt %일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직한, MPC의 함량은 약 2 내지 4 wt % 일 수 있으며, 보다 바람직한 함량은 약 2.5 wt % 내지 3.5 wt %일 수 있다. 이때, MPC의 함량이 1 % 미만일 경우, MPC의 기능이 발휘되기에 충분하지 못한 양일 수 있으므로, GIC의 기계적 특성, 항균성 및 생체 활성에 대한 효과가 향상되지 않을 수 있으며, MPC의 함량이 5 % 초과일 경우, 강한 인력을 가지는 MPC가 증가함에 따라, 이들 간의 인력으로 인하여 서로 응집력이 강해져 나노 입자의 응집을 발생시켜, GIC 표면에 작은 공극을 야기시킬 수 있다. 나아가, 이렇게 발생한 공극들은 GIC가 처리된 치아의 표면을 거칠게 함으로써, 치아 표면에 미생물이 서식 및 흡착될 수 있다. 또한, MPC의 함량이 5 % 초과일 경우, GIC와 같은 메인 물질의 물리적 성질이 변화될 수 있음에 따라, GIC와 함께 사용되는 쌍성 이온성 물질의 함량은 1 내지 5 wt %일 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 포함될 MPC의 함량은 약 1 내지 5 wt %일 수 있으며, 바람직한 MPC의 함량은 약 2 내지 4 wt %일 수 있다.
전술한 바와 마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에서 쌍성 이온성 물질로 SB가 포함될 경우, SB의 함량은, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여, 약 1 내지 5 wt %일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직한, SB의 함량은 약 2 내지 4 wt %일 수 있으며, 전술함 함량을 초과하거나 미만으로 첨가한 경우 MPC와 동일한 문제가 발생할 수 있다.
한편, 쌍성 이온성 물질로 MPC 및 SB가 동시에 사용될 경우, MPC 및 SB의 총 함량은, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여, 약 1 내지 5 wt %일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직한, MPC의 함량은 약 2 내지 4 wt %일 수 있다.
나아가, 이때 MPC 및 SB 비율은 MPC 1에 대하여, 동량의 SB 1일 수 있다. 이러한, 특정 비율의 MPC 및 SB을 포함하는 GIC는 각 물질이 포함하고 있는 작용기의 부분 전하가 상이함에 따라, 이들의 순전하(Net charge)가 '0'이 아닌 특정 방향의 전하를 띄며 극성이 발생할 수 있다. 이에, 보다 높은 극성이 나타난 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 정전기적 상호 작용 즉, 수소 결합력이 향상되어 수화 층 형성이 보다 증가할 수 있다. 이에, MPC 및 SB 비율은 MPC 약 1 대 SB 약 1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, MPC 대 SB 비율은 1 대 3 내지 3 대 1사이에서 설정될 수 있다.
한편, 쌍성 이온성 물질을 GIC 액체에 혼합하는 단계(S110)에서 이용되는 쌍성 이온성 물질은 GIC의 물리적 성질을 변화시키지 않으면서, 이에 대한 기능을 보강해줄 수 있는 보강제(Modifier)이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 쌍성 이온성 물질은, 쌍성 이온성 물질 내의 전하의 밀도 차를 이용하여 GIC 내부에 존재하는 Bridging oxygen(BO) 간 결합을 차단하여, Non-bridging oxygen(NBO)의 비율을 증가시킴으로써, 내부의 이온 방출을 증가시킬 수 있는 보강제이다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 보강제는 전술한 쌍성 이온성 물질뿐만 아니라, 편향된 전하의 밀도를 가짐에 따라, GIC 내부의 NBO의 비율을 증가시킬 수 있는 다양한 물질을 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법에서 이용되는 보강제는 GIC의 물리적 성질을 강화시킬 수 있는 물질을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하이드록실아파타이트 (HAp), 유리 섬유 (glass fiber), 은-주석 합금 (silver-tin alloy), 지르코니아 (ZrO2), 알루미나 (Al2O3), 티타니아 (TiO2) 나노입자 (nano particles), 생체 활성 유리 (bioactive glass)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법은, 쌍성 이온성 물질이 혼합된 GIC 액체 및 GIC 분말을 혼합하는 단계(S120) 이후, 안정화제, 난연제, 대전방지제, 연화제, 강화재, 충전재, 형광 중백제, 윤활제, 함입 감소제, 중축제 촉매, 소포제, 유화제, 증점제, 및 향료로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법은, 쌍성 이온성 물질이 혼합된 GIC 액체 및 GIC 분말을 혼합하는 단계(S120) 이후, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 (Hydroxypropyl Methylcellulose), 하이드록시에틸 셀룰로스 (Hydroxyethyl Cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로스 (Hydroxypropyl Cellulose), 폴리비닐 알코올 (Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐 피롤리돈 (Polyvinyl Pyrrolidone), 카보머 (Carbomer), 및 초산 비닐 수지 (Polyvinyl Acetate) 로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 접착성 물질을 더 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 치과용 조성물 즉, 이장재, 베이스, 합착재, 수복재 및 접착제 등의 용도로 사용되기 위하여, 전술한 물질을 추가적으로 더 포함할 수 있으며, 전술한 물질에 제한되지 않고 보다 다양한 첨가물을 더 포함할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 치과용 조성물은 치과용 재료로서 다양한 용도로 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 치과용 조성물 전술한 치과용뿐만 아니라, 이온 방출의 증가가 요구되는 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 향상된 이온 방출 특성을 이용한 질병 진단 및 치료를 위한 약물 및 유전자 전달용 나노 전달체로서 이용될 수 있으며, 치아뿐만 아니라, 미네랄 합성이 요구되는 유기체 즉, 조골 형성제 등의 다양한 분야에서 이용될 수 있다.
결국, 전술한 제조 방법에 의하여 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 하나 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함함에 따라, 이온 방출이 증가되어, 극성이 증가함에 따라 단백질 및 박테리아의 흡착을 차단하는 방오 활성이 증가될 수 있다. 나아가, 전술한 이온 방출의 증가에 의해 연쇄적으로 이루어지는 생체 내 메커니즘은 박테리아를 포함하는 다양한 미생물을 살해할 수 있는 생체 활성 및 범량질화의 활성을 향상시킬 수 있다.
치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 특성
이하에서는 도 2a 내지 5d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 특성에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 이하에서 설명될 본 발명의 다양한 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 적어도 하나 이상의 쌍성 이온성 물질이 함유된 글라스 아이오노머 시멘트일 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2a를 참조하면, 이하의 다양한 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 조성 및 함량에 대한 예시도가 도시된다.
본 발명의 실시예 1은 전체 치과용 조성물에 대하여 97 wt %의 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC) 및 3 wt %의 MPC(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)를 함유하고 있으며, 본 발명의 실시예 2는 전체 치과용 조성물에 대하여 97 wt %의 GIC 및 3 wt %의 설포베타인 메타크릴레이트(sulfobetaine methacrylate, SB)를 함유하고 있으며, 본 발명의 실시예 3은 전체 치과용 조성물에 대하여 97 wt %의 GIC, 1.5 wt %의 MPC를 함유 및 1.5 wt %의 SB를 함유하고 있다.
나아가, Caredyne Restore (GC Corporation, Tokyo, Japan)의 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC) 100 wt %가 대조군으로 설정되었다.
이때, 각각의 실시예 및 대조군은 전술된 제조 방법에서 미리 설정된 함량에 따라, 분말 형태의 쌍성 이온성 물질이 GIC 액체와 혼합된 후, GIC 분말과 혼합하여 준비되었다.
나아가, 본 발명의 다양한 실시예에 사용된 MPC 및 SB는 음이온기와 양이온기를 동시에 포함하고 있는 쌍성 이온성 물질(양쪽성 이온, zwitterion)이다. 보다 구체적으로, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 이용되는 쌍성 이온성 물질에 대한 구조식이 도시된다.
MPC(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)는 생체 이중막 인중막 인지질 구성성분인 포스파티딜콜린 (Phosphatidylcholine, PC)의 친수성 작용기를 모사해 생체친화적이고, 친환경적인 소재로 각광받고 있다. 또한, MPC는 전술한 친수성 작용기를 포함함으로써, 높은 친수성을 가지며 안정적인 수화 쉘을 형성할 수 있어 우수한 방오 기능(anti-gouling)을 가질 수 있다.
나아가, SB(sulfobetaine methacrylate)는 전술한 포스파티딜콜린의 인산기 대신 술폰산(sulfonate) 작용기를 지닌 설포베테인(sulfobetaine)을 포함함에 따라, MPC와 마찬가지로 생체친화적이며 생체 내 응용 가능성이 높으며, 한 분자 내에 술폰산 음이온기와 암모늄 양이온기를 동시에 갖는 양쪽성 이온이다. 더욱이 SB도 방오 기능을 가지고 있으며, PC 기반 고분자에 비해 쉽고 간편하게 합성될 수 있음에 따라, 좀 더 상업적인 용도에 쉽게 사용될 수 있다.
결국, 전술한 쌍성 이온성 물질인 MPC 및 SB는 일부 정도의 차이를 보일 수 있지만, 대부분의 쌍극성 고분자는 소수성 혹은 정전기적인 인력을 통해 수용액 내 비특이적인 흡착을 억제할 수 있다. 또한, 첨가제로서 쌍성 이온성 물질의 첨가는 단백질의 열적, 화학적 변성을 억제할 수 있다. 특히, 전술한 MPC 및 SB는 생체 내 구성 성분을 모사함에 따라, 보다 안정적으로 생체 내에서 이용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 전술한 본 발명의 실시예 및 대조군에 대한 적외선 분광법(Fourier Transformed Infrared Spectroscopy, FTIR)에 대한 결과가 도시된다. 이때, FTIR은 전술한 조성에 의하여 합성된 본 발명의 실시예들의 조성을 확인하기 위하여 수행되었으며, 15 mm의 직경(diameter) 및 2 mm의 두께(thickness)를 갖는 디스크 시편으로 제작되어 분석에 사용되었다. 나아가 결과는 instrument's OMNIC spectra software를 사용하여 4 cm-1의 분해능으로 스펙트럼 (4000 내지 800 cm1)에서 얻었다.
실시예 1 내지 실시예 3는 공통적으로 1715 cm-1에서 C=O에 해당하는 피크(peak) 및 1325 cm-1에서 C-N에 해당하는 피크가 공통적으로 나타났으나, 대조군(control)에서는 전술한 피크가 나타나지 않았다.
나아가, 실시예 1 및 실시예 3은 전술한 피크와 더불어 970 cm-1에서 N+(CH3)3에 해당하는 피크 및 1060 cm-1에서 POCH에 해당하는 피크가 공통적으로 나타났으나, 대조군(control)에서는 전술한 피크가 나타나지 않았다.
나아가, 실시예 2 및 실시예 3은 1037 cm-1에서 S=O symmetric에 해당하는 피크 및 1170 cm-1에서 S=O asymmetric에 해당하는 피크가 공통적으로 나타났으나, 대조군(control)에서는 전술한 피크가 나타나지 않았다.
즉, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 각각에 첨가된 쌍성 이온성 물질에 포함되어 있는 작용기에 따라, 각각의 특징적인 피크를 나타남에 따라, 쌍성 이온성 물질 각각이 안정적으로 GIC와 결한한 것을 의미할 수 있다.
더 나아가, 도 4a를 참조하면, X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 결과가 도시된다. 이때, 이온 방출 분석 실험 방법인 XPS는 10 × 2 mm 크기의 시편으로 본 발명의 실시예 및 대조군이 제작되어, 37°C에서 24시간 동안 보관된 후 분석되었다.
본 발명의 실시예 1 내지 3의 물질 표면(surface)의 원자 구성은 대조군과 마찬가지로 아연(Zn)을 포함하고 있으며, 공통적으로 Na, F, O, N, Ca, C, Cl, S, P, Si 및 Al을 포함하고 있는 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군과 동일한 GIC에 대한 구성이 발견됨에 따라, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 쌍성 이온성 물질의 첨가로 인하여 결합 상태 및 원자의 구성 상태가 변화되지 않으며, 본 GIC에 대한 특성이 유지되는 것으로 의미할 수 있다.
더욱이, 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 방출된 이온들에 대한 프로파일에 대한 결과가 도시된다.
보다 구체적으로, MPC 및 SB를 포함하는 본 발명의 실시예 3이 모든 종류의 이온을 유의하게 가장 많이 방출하는 것으로 나타난다(p<0.001).
특히, Zn의 경우, 대조군은 약 0.24 ppm이고, 실시예 1 내지 3은 각각 약 3.19 ppm, 약 12.40 ppm 및 약 61.98 ppm으로서, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 본 발명의 실시예의 Zn 방출량은 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않은 대조군보다 약 13배 내지 260배 정도 많은 것으로 나타난다.
또한, Ca의 경우, 대조군은 약 0.23 ppm이고, 실시예 1 내지 3은 각각 약 0.58 ppm, 약 1.58 ppm 및 약 9.25 ppm으로서, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 본 발명의 실시예의 Ca 방출량은 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않은 대조군보다 약 2배 내지 40배 정도 많은 것으로 나타난다.
또한, Sr의 경우, 대조군은 약 0.23 ppm이고, 실시예 1 내지 3은 각각 약 1.08 ppm, 약 2.27 ppm 및 12.68 ppm으로서, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 본 발명의 실시예의 Sr 방출량은 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않은 대조군보다 약 5배 내지 55배 정도 많은 것으로 나타난다.
또한, P의 경우, 대조군은 약 0.61 ppm이고, 실시예 1 내지 3은 각각 약 46.58 ppm, 약 2.90 ppm 및 약 81.13 ppm으로서, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 본 발명의 실시예의 P 방출량은 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않은 대조군보다 약 5배 내지 133배 정도 많은 것으로 나타난다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 쌍성 이온성 물질을 포함함에 따라, 이온 방출량이 증가될 수 있다. 특히, MPC 및 SB 모두 포함된 실시예 3에서 가장 효과적으로 이온 방출이 향상될 수 있는 것으로 나타남에 따라, 쌍성 이온성 물질은 단독을 사용되었을 때보다 2종류 이상 특정 비율로 조합될 경우, GIC의 이온 방출에 대한 효과를 더 향상될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
이에, 도 4c를 참조하면, 전술한 이온들에 의한 진동 주파수 결과인 라만 스펙트럼 결과가 도시되며, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 3은 쌍성 이온성 물질에 의하여, 조성물 표면의 이온 방출량이 많아짐에 따라, 이에 대한 진동 에너지의 강도(intensity)가 대조군보다 높은 것으로 나타난다. 또한, 도 4b의 결과와 마찬가지로, 본 발명의 실시예 3이 가장 이온 방출에 의한 진동 에너지의 강도(intensity)가 가장 높은 것으로 나타남에 따라, 특정 비율의 MPC 및 SB의 조합이 GIC의 이온 방출에 대한 효과를 더 향상될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
한편, MPC 및 SB의 조합에 의한 이온 방출 향상 효과는 극성에 의하여 야기될 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 쌍성 이온성 물질의 Net Charge에 대한 예시도가 도시된다. 먼저, 도 5a의 (a)를 참조하면, MPC 또는 SB가 각각 독단적으로 있을 경우, 포함되어 있는 쌍성 이온성 물질이 동일 물질임에 따라 모든 전하의 합(순 전하, Net Charge)이 '0'이며, 이에 따라 극성이 나타나지 않을 수 있다.
그러나, 도 5a의 (b)를 참조하면, MPC 및 SB가 동시에 포함되어 있을 경우, 각각에 대한 고유 전하가 다름에 따라, 이에 대한 Net Charge가 '0'이 아니게 되며, 이에 따라 극성이 발생한다. 결국, 도 4a 내지 4b에서 전술한 특정 비율의 MPC 및 SB의 조합이 GIC의 이온 방출에 대한 향상 효과는 이러한 극성의 발생에 의하여 야기될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5b를 참조하면, 쌍성 이온성 물질에 의한 본 발명의 실시예에서 Net Charge에 대한 XPS 및 라만 스펙트럼 결과가 도시된다. 먼저, 도 5b의 (a)를 참조하면, 쌍성 이온성 물질이 포함될 경우, 양성자화(protonation)된 질소의 비율이 증가하는 것으로 나타나며, 특히, MPC 및 SB가 동시에 포함되어 있는 실시예 3이 양성자화된 질소의 강도가 높은 것으로 나타나며, 양성자화된 질소 즉, 쌍성 이온성 물질의 첨가로 인하여 양이온이 증가할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 나아가, 질소는 양성자화가 되면서 분자 간의 반발력을 일으키기 때문에 분자간의 응집이 최소되며 강한 극성을 나타나게 되고, 이에 따라 이온 방출이 증가할 수 있다.
더욱이, 도 5b를 참조하면, Si와 가교된 Non-bridging oxygen(NBO) 및 Bridging oxygen(BO)의 비율은 첨가된 쌍성 이온성 물질에 따라, 다르게 나타나며, 실시예 2이 NBO에 대한 비율이 높은 것으로 나타난다. 즉, 서로 상이한 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함할 경우, 원자의 구조적 안정성을 갖는 Si-O-Si보다, 상대적으로 비안정적인 구조를 갖는 Si-O-NBO 및 Si-O-2NBO에 대한 비율이 많아짐에 따라, 이들에 의한 전하 밀도의 차이 즉, 이온성(극성)이 증가할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5c를 참조하면, 전술한 도 5a 및 5b 결과에 대한 그래프가 도시되며, 단일 쌍성 이온성 물질(zwitterionic network modifier)만이 포함된 경우, 순전하 (net charge)가 0으로 수렴한다. 이에 반해, 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질(zwitterionic network modifier)이 포함된 경우, 부분 전하 분포에 의해서 순전하가 결정될 수 있으며, MPC (-) 작용기의 부분 전하는 -1.5952 이고, SB (-) 작용기의 부분 전하는 -0.9537임에 따라, 부분 전하가 불균질해져 보다 효과적으로 가교 산소의 결합을 분해시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써, 쌍성 이온성 물질의 (-) 작용기에 의한 강한 인력으로 인하여, SI-O-SI의 결합이 끊어짐에 따라, 이온 방출이 증가하며(이온 방출 통로 형성), 이에 따라 극성이 증가될 수 있다. 특히, 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함할 경우, 이들에 대한 전하 차가 더욱 커짐에 따라, 이들의 상이한 전하에 의하여 더 많은 이온이 방출될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은, 쌍성 이온성 물질로 인하여 극성이 증가됨에 따라, 강한 수소 결합(hydrogen bonding)을 형성할 수 있으며, 이에 따라, 보다 두꺼운 수화 층(hydration layer)을 형성할 수 있다. 이에, 도 5d를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군(control)보다 강한 수소 결합 세기를 가지고 있는 것으로 나타난다. 나아가, 본 발명의 실시예 중 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함한 본 발명의 실시예 3은 전술한 바와 같이, 쌍성 이온성 물질 각각의 작용기에 의한 부분 전하에 의하여, 더 많은 이온을 방출하고, 이에 따라 가장 강한 수소 결합 세기를 갖는 것으로 나타난다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은, 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써, 이온 방출이 향상될 수 있으며, 이에 따른 수소 결합력이 향상되어 보다 두꺼운 수화 층을 형성할 수 있다. 나아가, 전술한 특성에 의하여 형성된 수화 층은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 바이오 필름과 같이 치아에 유해한 물질을 차단할 수 있는 방오 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 방오 효과 및 항균 효과
이하에서는 6a 및 6b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 방오 효과에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 항균 효과에 대한 결과가 도시된다. 이때, 대조군(control) 및 본 발명의 실시예 1 내지 3은 직경 5 mm 및 두께 1.5 mm의 금형에 의해 디스크 모양의 시편 형태로 준비되었으며, 충치균(Sterptococcus mutans)을 포함하는 BHI 배지를 시편 위에 배치하여, 37 °C에서 18 시간 동안 배양한 뒤, 초음파 처리를 통하여 시편과 균을 분리하고, 분리된 균을 microplate reader (Epoch, BioTek Instruments, VT, USA)를 이용하여 600nm에서 OD 값을 측정한 뒤, 이에 대한 OD 값을 평가하였다. 나아가, 대조군(control)에 대한 자체적인 이온 방출에 의한 항균성을 평가하기 위하여, GIC를 포함하지 않는 시편을 준비하여 비교 평가하였다.
이에, 도 6a의 (a)를 참조하면, 대조군(control)은 전술한 4a 및 4b에서 전술한 바와 같이, 이온이 방출됨에 따라, 항균 작용이 일어난 것으로 나타난다. 그러나, 본 발명의 실시예 1 내지 3보다 시편 내에 존재하는 생존 충치균의 수가 많은 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군보다 유의하게 낮은 충치균 수를 보임에 따라, 보다 향상된 항균 활성을 갖는 것을 의미할 수 있다(p<0.01). 특히, 본 발명의 실시예 3의 경우, 유의하게 가장 낮은 충치균 수를 갖는 것으로 나타남에 따라, 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질이 가장 효과적으로 항균 활성을 제공할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
그 다음, 도 6a의 (b)를 참조하면, 실시예 및 대조군 각각에 존재하는 충치균의 CFU (colony forming unit) 결과가 도시된다. 본 발명의 실시예 1 내지 3에 부착된 충치균의 CFU 수준은 대조군에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타나며(p<0.01), 실시예 1 내지 3 간의 차이는 없는 것으로 나타난다. 이러한 결과는, 쌍성 이온성 물질이 충치균의 흡착을 차단함에 따라, 획득된 충치균의 수가 감소했음을 의미할 수 있다.
나아가, 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 생물막(바이오 필름, biofilm) 방지 효과에 대한 결과가 도시된다. 이때, 바이오필름 모델은 충치 또는 치주 질환이 없고, 3개월 동안 항생제를 섭취하지 않았으며, 수집 전 24시간 동안은 양치질을 하지 않았고 수 집전 2시간 동안은 취식을 하지 않은 6명의 공여자로부터 타액을 수집하여, 동일한 비율로 혼합하였다. 그 다음, 혼합된 타액은 McBain 브로스 배지 50에 대하여 1의 비율로 혼합되어, 바이오필름 모델로 사용하였다. 나아가, 대조군(control) 및 본 발명의 실시예 1 내지 3은 직경 5 mm 및 두께 1.5 mm의 금형에 의해 디스크 모양의 시편 형태로 준비되었으며, 바이오필름 모델을 시편 위에 배치하여, 8시간 및 16시간 간격으로 배지를 교체해가며 37 °C의 CO2 배양기에서 24시간 동안 배양하였다. 그 다음, 바이오 필름이 형성된 시편을 미생물의 생사여부를 확인할 수 있는 live/dead bacterial viability kit (Molecular Probes, Eugene, OR, USA)를 이용하여 염색하였으며, 이를 공초점 레이져 현미경(laser scanning microscopy, CLSM, LSM880, Carl Zeiss, Thornwood, NY, USA)을 이용하여 무작위로 선택된 5곳의 위치에서 바이오필름을 시각화하였다. 그 다음, 축 방향으로 적층된 바이오필름의 이미지를 획득하여, Zen (Zen, Carl Zeiss, Thornwood, NY, USA)를 이용하여 각 바이오 필름의 두께를 측정하고, ImageJ (NIH, Bethesda, MA, USA)를 이용하여 바이오매스(biomass)를 분석하였다.
먼저, 도 6b의 (a)를 참조하면, 대조군(control)이 살아있는 미생물에 대한 녹색 형광이 가장 많이 발현되어 있는 것으로 나타난다. 나아가, 적층된 바이오 필름의 또한, 가장 두꺼운 것으로 나타난다. (스케일 바는 100 μm를 의미)
이에 반해, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군보다 낮은 녹색 형광이 적게 발현되어 있는 것으로 나타나며, 특히, 실시예 3의 경우 죽은 미생물을 의미하는 빨간 형광이 가장 많이 발현되어 있는 것으로 나타난다.
이에, 전술한 도 6b의 (a)의 결과 중 바이오 필름에 대한 두께를 정량화한 도 6b의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군보다 바이오 필름의 두께가 유의하게 낮은 수준인 것으로 나타나며(p<0.001), 본 발명의 실시예에 증식된 바이오 필름의 두께는 대조군에 비해 0.5 내지 0.6 배 낮은 수준인 것으로 나타난다.
나아가, 전술한 도 6b의 (a)의 결과 중 바이오 매스(생물량)에 대한 두께를 정량화한 도 6b의 (c)를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군보다 바이오 필름의 매스가 유의하게 낮은 수준인 것으로 나타나며(p<0.001), 본 발명의 실시예에 증식된 바이오 필름에 대한 생물량은 대조군에 비해 0.38 내지 0.6 배 낮은 수준인 것으로 나타난다.
이상의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 쌍성 이온성 물질을 포함함에 따라, 수화층 형성이 향상되어, 단백질 및 미생물에 대한 부착이 저하되어 바이오 필름의 형성을 억제할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 전술한 수화층 형성에의 의한 부착 방지 즉, 방오 효과 이외에 쌍성 이온성 물질에 의한 이온 방출로 인하여, 미생물의 살생 효과가 향상된 것으로 나타난다. 즉, 본 발명은 방오 효과와 더불어 미생물에 대한 항균 효과를 갖는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 생물학적 활성
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은, 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써, 이온 방출이 향상되고, 이 중 P 및 Ca 이온에 대한 방출도 향상되어, 세포들의 부착 및 증식에 관여하게 된다. 보다 구체적으로, P 및 Ca 방출에 의한 수산화 칼슘(Calcium hydroxide)이 지속적으로 생성되면, 구강 내 pH가 높아지고, 이에 의한 항균 환경(antibacterial environment)가 조성될 수 있으며, 이에 의한 일련의 신호 체계로서 사이토카인(cytokine)과 같은 면역 세포들이 생성될 수 있다. 나아가, 생성된 면역 세포들은 경조직을 형성하는 세포들을 유도하게 되고, 유도된 세포들은 치아 표면에 아파타이트(apatite) 및 하이드록시 아파타이트(hydroxy apatite)를 형성하여, 골활성 능력이 향상될 수 있다.
이에, 도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 표면 및 단면에 대한 SEM 이미지가 도시된다. 이때, 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 아파타이트 형성 능력을 평가하기 위하여, 직경 5 mm 및 두께 1.5 mm의 금형에 의해 디스크 모양의 시편 형태로 준비되었으며, 혈액 성분과 유사한 의사체액(Simulated Body Fluid, SBF)에 7일 동안 전술한 시편을 담침한 뒤, 시편 상에 형성된 층을 전계 방사 주사 현미경(field-emission scanning electron microscope) 및 image J 소프트웨어를 이용하여 분석하였다.
보다 구체적으로, 대조군(control)은 Ca 및 P을 포함하는 아파타이트 즉, 인회석이 거의 형성되지 않은 것으로 나타난다. 즉, 대조군은 GIC 표면을 미네랄화시킬 수 있는 생체 활성도가 매우 낮거나 없음에 따라, 인회석이 형성되지 않은 것을 의미할 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군(control)보다 인회석이 두껍고 많이 형성된 것으로 나타나며, 특히, 실시예 3이 가장 두껍고 세밀한 인회석을 형성한 것으로 나타난다.
나아가, 도 7b의 (a)를 참조하면, 쌍성 이온성 물질에 의한 본 발명의 실시예에서 골활성 능력에 대한 라만 스펙트럼 결과가 도시된다. 984 cm-1에서 PO4 3-에 해당하는 피크의 강도(intensity)는 본 발명의 실시예 1 내지 3 모두 대조군보다 높은 것으로 나타나며, 이 중 실시예 3이 인회석의 주 성분인 PO4 3-에 대한 피크의 강도가 가장 높은 것으로 나타난다. 즉, 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써 골 즉, 치아를 미네랄화시킬 수 있는 PO4 3-에 대한 형성이 향상될 수 있으며, 특히, 일정 비율의 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함할 경우, 이에 대한 효과가 더욱 더 증진될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 전술한 결과를 정량화한 도 7b의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군보다 아파타이트의 넓이(area)가 유의하게 높은 수준인 것으로 나타나며(p<0.001), 본 발명의 실시예에 증식된 아파타이트의 넓이는 대조군에 비해 50 내지 75 배 높은 수준인 것으로 나타난다.
더 나아가, 도 7c를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 pH 변화에 대한 결과가 도시된다. 이때, 본 발명의 일 실시에에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 pH 변화를 측정하기 위하여, 실시예 및 대조군를 젖산 용액(lactic acid solution)에 담근 후, 시간에 따른 pH를 측정하여 비교하였다.
치아는 범랑질, 상아질, 백악질 및 치수로 구성되어 있으며, 범랑질은 치아의 최외층의 가장 단단한 조직으로서, 수산화인회석(apatite) 즉, Ca10(PO4)6(OH)2를 주성분으로 포함하고 있다. 이러한, 범랑질은 산에 의하여 용해될 수 있다. 보다 구체적으로, Ca10(PO4)6(OH)2는 하기의 화학식 1과 같이 수소 이온에 의하여 완전히 용해될 수 있음에 따라, 수소 이온이 많은 산성 용액에서 쉽게 용해될 수 있다.
Figure pat00001
결국, 치아 범량질의 용해 즉, 탈회(Demineralization)을 방지하기 위해선, 치아 및 구강 내 pH가 중요할 수 있다.
이에, 도 7c를 참조하면, 본 발명의 실시예 2 및 3은 150 min 이후부터, 대조군보다 높은 pH 환경을 조성하는 것으로 나타난다. 즉, 쌍성 이온성 물질을 포함함으로써, 본 발명의 실시예 2 및 3은 이온 방출량에 따른 수화 층 형성 즉, 수산화(OH) 이온이 많아짐에 따라, 이의 pH가 염기성으로 변화될 수 있다. 이에, 쌍성 이온성 물질을 포함하는 본 발명은 치아 및 구강 내 pH 환경에 대한 산성화를 방지할 수 있음에 따라, 범랑질의 탈회를 예방할 수 있다.이상의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 쌍성 이온성 물질을 포함함에 따라, P 및 Ca 등의 골 형성 관련 이온 방출이 향상될 수 있으며, 이로 인하여, 면역 세포 유도 및 이에 따른 연쇄적인 메커니즘 등의 생체 내 활성도가 높아져, 치아의 맨 바깥 부분의 매우 단단한 경조직인 법랑질층(enamel)의 형성이 촉진될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 단순한 방오 효과 및 항균 효과뿐만 아니라, 치아의 근본적인 치료 및 이의 기능적 향상을 초래할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 법랑질층의 형성을 촉진하여 충치균으로부터 치아 내 형성되어 있는 세포, 신경 및 혈관 등의 심부 조직인 치수(pulp)를 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 습윤성 및 기계적 특성
이하에서는 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 습윤성 및 기계적 특성에 대하여 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 실시예 및 대조군의 습윤성 및 기계적 특성을 평가하기 위하여, 압축 강도(Compressive strength) 및 습윤성(wettability)을 측정하였다. 나아가, 압축 강도의 측정은, 국제 표준인 ISO 9917-1 (2017)에 의거하여 수행되었으며, 압축 강도 측정에 사용된 본 발명의 실시예 및 대조군은 6 mm ± 0.1 mm의 직경 및 4 mm ± 0.1 mm의 높이를 가지는 원통형의 시편으로 준비되었으며, 시편의 압축강도의 측정을 위하여 1 mm/min의 크로스 헤드 속도로 범용 시험기에서 파단되도록 하중을 가했다. 나아가, 압축 강도의 방정식은 C=4p/(π)으로 계산되었다(p는 하중을 의미하며, d는 측정된 시편의 직경, c는 압축강도인 MPa를 의미함). 나아가, 습윤성의 측정은 액체(물)를 고체 표면 위에 떨어트렸을 때, 액체가 고체 표면에서 액체 방울을 형성하게 되는데, 이때의 액체와 고체 표면이 이루는 접촉각 (contact angle)을 측정함으로써 수행되었으며, 이때 사용된 실시예 및 대조군은 직경 15mm 및 두께 2mm의 디스크형 시편으로 준비되어, 각 시편에 3 μL의 증류수를 떨어트린 후, 이의 접촉각을 측정하였다.
먼저, 도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예 및 대조군의 압축 강도는 차이가 없이 50 내지 80 MPa를 가지는 것으로 나타난다. 즉, 쌍성 이온성 물질의 첨가로 인하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물에 대한 기계적 특성이 변화되거나, 약화되지 않는다는 것을 의미할 수 있다.
나아가, 도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군 보다 유의하게 낮은 접촉각을 갖는 것으로 나타난며(p<0.001), 특히 2종류 이상의 쌍성 이온성 물질을 포함한 실시예 3이 통계적으로 유의성을 가지며 가장 낮은 접촉각을 갖는 것으로 나타난다.
즉, 쌍성 이온성 물질의 첨가로 인하여, GIC는 보다 많은 이온을 방출할 수 있으며, 이에 따라 극성이 증가하여 친수성이 증가하는 것을 의미할 수 있다. 이러한, 친수성의 증가는 물과의 강한 정전기적 상호 작용(수소 결합)을 의미할 수 있으며, 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은 치아에 얇은 피막과 같은 수화 층을 형성하여 박테리아의 접근 및 각종 오염 물질이 달라붙지 못하게 하는 방오 효과를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 쌍성 이온성 물질(Zwitterionic material) 및 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쌍성 이온성 물질의 함량은,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여 약 1 내지 5 wt %인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쌍성 이온성 물질은,
    MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), 설포베타인 메타크릴레이트 (sulfobetaine methacrylate, SB), DMPC (1,2-dimyristoylsn-glycero-3-phosphatidylcholine), DMSP (3-dimethylsulfoniopropanoate), 트리고넬린 (trigonelline), 엑토인 (ectoine), 베타인 (betaine), SPE (N-(2-methacryloyloxy)ethyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), SPP (N-(3-methacryloylimino)propyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), CBMA (carboxybetaine methacrylate) 및 SPV (3-(2'-vinyl-pyridinio)propanesulfonate) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 쌍성 이온성 물질은,
    상기 MPC 및 상기 SB을 포함하고,
    상기 MPC 및 상기 SB의 비율은,
    1:3 내지 3:1 인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 GIC의 함량은,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 전체 질량에 대하여 약 95 내지 99 wt %인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 압축 강도는,
    50 내지 80 MPa 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은,
    칸디다균(Candida albicans), 액티노마이세스 나이슬런디(Actinomyces naeslundii), 베일로넬라 파르불라(Veillonella parvula), 스트랩토코커스 소브리누스 (Streptococcus sobrinus), 스트랩토코커스 상기스 (Streptococcus sanguis), 스트랩토코커스 뮤탄스(Sterptococcus mutans), 스트랩토코커스 미티스 (Streptococcus mitior), 락토바실러스 카제이 (Lactbacillus casei), 락토바실러스 아시도필루스 (Lactbacillus acidophilus), 액티노마이세스 비스코서스 (Actinomyces viscosus) 및 액티노마이세스 네슬룬디 (Actinomyces naeslundii) 로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 박테리아에 대한 항균 활성을 갖는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    미생물 용액 노출 24시간 이후, 상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물 상의 바이오필름의 두께는,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물 상의 바이오필름의 두께보다 0.5 배 내지 0.6 배 낮은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 바이오필름의 바이오매스 밀도는,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물 상의 바이오매스 밀도 보다 0.38 배 내지 0.6 배 낮은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은,
    안정화제, 난연제, 대전방지제, 연화제, 강화재, 충전재, 형광 중백제, 윤활제, 함입 감소제, 중축제 촉매, 소포제, 유화제, 증점제, 및 향료로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 더 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은,
    하이드록시프로필 메틸셀룰로스 (Hydroxypropyl Methylcellulose), 하이드록시에틸 셀룰로스 (Hydroxyethyl Cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로스 (Hydroxypropyl Cellulose), 폴리비닐 알코올 (Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐 피롤리돈 (Polyvinyl Pyrrolidone), 카보머 (Carbomer), 및 초산 비닐 수지 (Polyvinyl Acetate) 로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 접착성 물질을 더 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 아파타이트 넓이(apatite area)는,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 아파타이트 넓이보다 50 내지 75배 높은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Zn 방출량은,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Zn 방출량보다 13 내지 260 배 높은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Ca 방출량은,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Ca 방출량보다 2 내지 40 배 높은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 Sr 방출량은,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 Sr 방출량보다 5 내지 55 배 높은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 P 방출량은,
    상기 쌍성 이온성 물질을 포함하지 않고 GIC로만 이루어진 조성물의 P 방출량보다 5 내지 133 배 높은 수준인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물은,
    C=O, C-N, N+(CH3)3, POCH, S=O symmetric 및 S=O asymmetric으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 작용기를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC)는,
    Zn, Na, F, O, N, Ca, C, Cl, S, P, Si 및 Al으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물.
  19. 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 전체 질량에 대하여 약 1 내지 5 wt % 쌍성 이온성 물질을 글라스 아이오노머 시멘트(glass ionomer cement, GIC) 액체에 혼합시키는 단계, 및
    상기 쌍성 이온성 물질이 혼합된 GIC 액체 및 GIC 분말을 혼합시키는 단계를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 쌍성 이온성 물질은,
    MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), 설포베타인 메타크릴레이트 (sulfobetaine methacrylate, SB), DMPC (1,2-dimyristoylsn-glycero-3-phosphatidylcholine), DMSP (3-dimethylsulfoniopropanoate), 트리고넬린 (trigonelline), 엑토인 (ectoine), 베타인 (betaine), SPE (N-(2-methacryloyloxy)ethyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), SPP (N-(3-methacryloylimino)propyl-N,N-dimethylammonio propanesulfonate), CBMA (carboxybetaine methacrylate) 및 SPV (3-(2'-vinyl-pyridinio)propanesulfonate) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 쌍성 이온성 물질을 GIC 액체에 혼합시키는 단계는,
    상기 쌍성 이온성 물질이 상기 MPC 및 상기 SB 인 경우,
    상기 MPC 대 SB는 1 대 3 내지 3 대 1의 비율로 혼합시키는 단계를 포함하는, 치과용 글라스 아이오노머 시멘트 조성물의 제조 방법.
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