충치예방물질로서 하이드록시아파타이트 제대로 알기!

최근들어 하이드록시아파타이트가 생체친화적이고 좋다니 치약제조사들이 이 성분을 추가한 제품을 많이 출시하고 있습니다.

하이드록시아파타이트 결정모형

하이드록시아파타이트를 치약에 넣는 이유는 생체친화적이고 세균을 흡착하여 제거하며 치아를 재광화하는 효과가 있기때문입니다.

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그러나 주의할 점은 하이드록시아파타이트는 제조방법이나 성질에 따라 매우 다양한 용도로 사용 된다는 점입니다.

예를 들어 입자크기가 조절이 안된 하이드록시아파타이트는 충치를 예방하는 생물학적인 특성이 없고 단지 치약의 연마제 역할만 할 뿐입니다. 게다가 입자크기가 너무 크면 치면에 미세한 손상만 주게 됩니다.

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충치예방물질로서의 하이드록시아파타이트가 안전성과 유효성이 검증 되지 않으면 그것은 충치예방물질이 아니라 치아를 손상시키는 돌가루나 마찬가지입니다.

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하이드록시아파타이트가 함유 되었다는 치약을 구매하거나 사용할때 안전성과 임상적 유효성 여부를 확인하고 하이드록시아파타이트가 연마입자로 들어간 것인지 치아재광화촉진재로서 검증을 거쳐 들어간 것인지 확인하는 지혜가 필요해 보입니다.

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위와 같은 논란을 줄이기 위해 40년간 충치예방물질로서 하이드록시아파타이트만을 연구하고 개발한 일본 정부로 부터 충치예방물질로 승인된 산기사의 나노 입자 하이드록시아파타이트에 대해 정확히 살펴 보도록 하겠습니다.

나노 하이드록시아파타이트란?

Nano Medical Hydroxyapatite(nano mHAP)

 

1970년대: 치아재광화 물질의 탄생

1970년대 미국항공우주국(NASA)는 하이드록시아파타이트를 치과물질로 특허를 취득하였습니다. 무중력상태에서 생활하는 우주비행사들의 치아와 뼈에서 미네랄이 빠져나가는 현상을 연구하였고 NSAS는 치아와 뼈를 회복시키기 위한 물질로 하이드록시아파타이트를 합성할 것을 제한한 것이 하이드록시아파타이트 출발점입니다.
일본의 산기사는 위와 같은 NASA의 연구에 영감을 얻어 치아 에나멜을 수복할 수 있는 치약을 개발할 계획을 세웁니다.(하이드록시아파타이트는 치아의 주성분입니다) 1978년 산기사의 독자기술로 개발한 최초의 나노 하이드록시아파타이트 치약을 출시하였으며  이후 나노 하이드록시아파타이트를 이용한 충치예방, 미백 등 기능성 치약을 개발하였으며 전세계적으로 12억개 이상의 제품이 판매 되었습니다.

 

1980년대: 초기 실험실 연구와 필드테스트

 1980년대를 거치면서 산기사의 나노 하이드록시아파타이트는 자체연구와 치과대학에서 실시하는 외부연구가 활발하게 진행 되어 에나멜 수복효과에 대한 데이터를 축적하였습니다.

산기 나노 하이드록시아파타이트의 초기우식재광화에 관한 연구

Kani et al, The Effect of Apatite-Containing Dentifrices on Artificial Caries Lesions

Ohashi et al, Remineralization of Artificial Caries Lesions by Hydroxyapatite (1991)

1980년대 진행된 매우 중요한 연구 중의 하나는 동경치과대학과 기푸 치과대학(현재는 아사히대학)에서 시행한1000명이상의 초등학생을 대상으로 서로 다른 지역에서 진행된 현장실험연구입니다. 산기의 하이드록시아파타이트가 함유 된 치약과 그렇지 않은 치약을 사용하게 하고 그 결과를 관찰한 테스트 실험입니다. 산기의 하이드록시아파타이트를 함유한 치약을 사용한 그룹에서 충치발생률이 36~56% 낮았습니다.

 

1990년대: 충치예방물질 승인 : 의료용 하이드록시아파타이트(<mHAP> ®)

10년이 넘은 실험실 연구와 현장 테스트를 거쳐 산기의 나노입자 하이드록시아파타이트는 1993년 일본 정부에 의해 충치예방성분으로 승인 되었습니다.
산기의 나노 하이드록시아파타이트(nano mHAP)는 기타 다른 형태의 하이드록시아파타이트(예를 들자면 연마재)와는 개념부터 다른 물질입니다. 산기 나노 하이드록시아파타이트는 연마력이 없어 비침습적이고 치면의 미세한 흠집을 수복하며 치아에나멜에 미네랄을 공급해 치면을 매끄럽고 윤기나게 합니다. 또한 산기의 나노 하이드록시아파타이트는 충치 초기단계의 우식을 재광화하여 원래 상태로 회복시킵니다.

 산기사의 나노 하이드록시 아파타이트 사이즈 분포

(데이타: 산기중앙연구소)

 

2000년대: 나노하이드록시아파타이트에 대한 세계적인 관심

구강관리에 사용하는 산기의 하이드록시아파타이트는 주로 치약과 츄잉검에 사용됩니다. 산기의 나노 하이드록시아파타이트는 노출 된 상아세관을 봉쇄하고 지각과민증상을 완화하며 치과에서는 에나멜 미세수복용으로 사용됩니다.
산기사에서 개발하고 있는 기타 제품은 충치균과 치주균을 감소시켜 충치를 예방하는 홈 케어 제품이 있으며 일본 전염병국가위원회(Japanese National Institute of Infectious Diseases)와 함께 치과 치료용 하이드록시아파타이트 분사 접착 시스템(PJD)을 개발하고 있습니다.
최근 들어 산기사의 나노 하이드록시아파타이트의 수복재로서의 적용이 주목 받고 있습니다. 세계적인 화학그룹인 BASF와 Henkel모두 하이드록시아파타이트 나노입자 개발을 선언하였고 많은 치약회사에서 다양한 종류의 하이드록시아파타이트 치약을 출시 하고 있습니다.

 

 

 

산기 나노 하이드록시아파타이트

• 안전합니다.

• 생체친화적입니다.

• 먹을 수 있습니다.

• 에나멜 수복효과가 있습니다.

• 충치예방 효과가 있습니다.

• 칼슘포스페이트의 결정구조를 갖습니다.

• 불소 만큼 효과적입니다.

 

안전성 인체의 주 구성성분

하이드록시아파타이트는 상아질의 70%, 법랑질의 97%, 뼈의 60%를 차지하는 인체의 주 구성성분입니다. 타액(침)속에도 풍부한 양의 하이드록시아파타이트가 함유되어 있으며 플라그산에의 용해되는 미네날를 보충하는 역할을 합니다. 구강내의 소실 된 미네랄을 보충함으로서 타액은 ‘재광화(Remineralization)’로 알려진 자연치유 과정으로 통해 충치로부터 치아를 보호합니다. 산기의 나노 하이드록시아파타이트는 이러한 자연치유 기능을 지원함으로서 충치를 예방합니다.

 

생체친화성 치과와 메디칼에서 널리 사용

하이드록시아파타이트는 생체친화성이 매우 뛰어난 물질로 인공치아 뼈와 조직 수복을 위한 재료로 사용되며 정형외과 임플란트의 생체친화성을 높이기 위한 코팅재료로 사용됩니다. 하이드록시아파타이트는 단백질과의 결합력이 매우 뛰어나 색층분석(chromatography)과 세균배양(bacterial culture)에도 사용 됩니다. 치과영역에서 하이드록시아파타이트의 적용은 입자크기나 성상에 따라 연마제와 골이식재등 다양한 원료로 사용됩니다. 그러나 산기의 하이드록시아파타이트는 나노입자로서 연마력이 없으며 에나멜을 수복하는 미네랄입니다. 산기의 나노하이드록시아파타이트는 치아의 하이드록시아파타이트와 유사하며 일본정부로부터 충치예방물질로 승인 되었습니다.

 

음용성 먹을 수 있는 칼슘포스페이트의 원천

하이드록시아파타이트는 먹을 수 있는 칼슘과 인의 원천으로 식품첨가물, 치아재광화검으로 사용 됩니다.

 

에나멜 수복 불소를 대체하는 충치예방물질

충치발생을 감소시키는 불소의 역할은 명확하게 규명되었습니다. 불소를 음용수와 구강용품에 넣는다는 아이디어는 70년 전으로 거슬러 올라갑니다. 수돗물 불소화는 미국에서 20세기의 가장 효과적이 충치예방을 위한 공중보건사업의 하나로 불리우고 있습니다. 취학아동을 대상으로한 불소의 충치발생 감소 연구에 따르면 불소의 충치발생 감소율 효과는 35%~60%입니다. 그러나 과도한 불소는 차아와 뼈에 불소증(fluorosis)등 부작용을 유발할 수 있습니다. 불소는 기본적으로 독성이 강한 물질로 구강용품과 음용수의 불소 농도가 잘 통제 되어야 합니다.
이에 반해, 나노 하이드록시아파타이트는 지난 30년간 치약의 재광화 물질로 사용되어 왔습니다. 취학아동을 대상으로 한 연구에서도 불소와 유사한 수준의 충치예방효과를 보였으며 일본 정부도 이런 효과를 인정하여 충치예방물질로 승인 하였습니다.( Fig 1.T.KANI et al Effect to Apatite-containing Dentifricres on Dental Caries in school Children)

그림1. 1년(그룹 A)와 3년(그룹 B)동안 하루 1회 산기 나노 하이드록시아파타이트 함유 치약을 사용했을 때 평균 충치의 감소율

 

그림2. pH cycling에 따른 나노 하이드록시아파타이트 치약과 불소의 치아재광화 효과

최근 미국에서 건강한 성인을 대상한 연구에 따르면 산기의 나노 하이드록시아파타이트 치약은 새로운 충치의 발생을 억제할 뿐 아니라 초기우식재광화하는 효과를 보여 주었습니다. (Amaechi et al, Remineralization of Early Caries Lesions by Nanohydroxyapatite Dentifrice). 이런 연구는 초기 홍콩의 나노하이드록시아파타이트의 치아재광화효과에 관한 연구를 뒷 받침 하는 것입니다. (NM King et al, Remineralization by Nanohydroxyapatite-containing Dentifirice)

 

불소의 작용

불소는 불화나트륨(NaF)이나 일불소인산나트륨(NaMFP)와 같은 분말형태로 공급되는 원소(F-)입니다. 불소는 미네랄 그 자체를 대체할 수 없으며 침 속의 칼슘과 포스페이트의 흡수를 촉진하므로서 치아를 강화하고 재광화 합니다. 그렇게 함으로서 불소는 불화아파타이트막(fluoridated apatite)을 치면에 형성하여 치아에나멜(Carbonated hydroxyapatite)를 보호합니다.

 

의료용 나노 하이드록시아파타이트의 작용

나노 하이드록시아파타이트는 불소와 달리 그 자체가 자연치아의 아파타이트와 거의 같은 칼슘과 인의 결정구조를 갖습니다. 나노입자 형태로 공급되면 그 자체로서 치아에서 소실된 미네랄을 대체하고 현미경 수준의 미세 흠집을 메꾸고 탈회된 치아 표면(초기충치)을 수복합니다. 나노 하이드록시아파타이트의 입자는 구강내 세균이나 플라그들 과 같은 단백질 성분과 결합 하는 성질이 뛰어나 잇솔질 과정에서 제거 하도록 도와 줍니다.
불소와 달리, 나노 하이드록시아파타이트는 에나멜에 어떤 ‘새로운’것이 아닙니다. 미네랄 그 자체로서 불화인회석(fluoridated apatite) 보다는 산에 대한 저항성이 덜 하지만 치아의 탄산인회석(carbonated apatit)e 보다는 저항성이 강합니다. 나노 하이드록시아파타이트는 위에서 본 것처럼 탈회 하방으로 침투해 불소와 동등한 수준의 치아재광화 효과를 보여줍니다. 반면 불소는 치아 표면에 불화아파타이트막을 형성합니다.
불소와 다른 나노 하이드록시아파타이트의 또 다른 특징은 치아 에나멜의 강도와 표면의 매끈함을 수복해 세균이나 플라그 부착에 저항성이 강한 치면을 만든다는 것입니다. 치아의 에나멜 강도가 단단해 지고 매끈해지면 치아의 투명도, 반짝임, 하얀색사이 더욱 돋보이는 부차적인 효과도 얻을 수 있습니다.

 

핵심정리

의료용 나노 하이드록시아파타이트(nano<mHAP>)란?

의료용 나노 하이드록시아파타이트란 산기사에 의해 최초로 개발 되고 1993년 일본 정부에 의해 충치예방물질로 승인 된 칼숨과 인의 복합체입니다. 나노 하이드록시아파타이트는 치아와 동일한 성분으로 안전하고 생체친화적이고 심지어 먹을 수 있습니다.

나노 하이드록시아파타이트의 작용기전은?

나노 하이드록시아파타이트는 3가지 원리로 치아의 에나멜을 보호하고 수복합니다.

플라그를 흡착하여 제거합니다.
치면의 미세흠집을 메꾸어 수복합니다.
탈회된 초기충치를 재광화 합니다.

산기사의 나노 하이드록시아파타이트 연구에 따른 추가적인 작용은…
노출된 상아질의 상아세관을 코팅하고 충천하여 지각과민증상을 완화합니다.

Nano<mHAP>마크는 어떤 의미인가?

산기사의 나노입자 하이드록시아파타이트를 사용했다는 고유 마크입니다. 하이드록시아파타이트는 그 입자 크기나 성상에 효과와 용법(연마재, 골이식재, 임플란트 코팅재, 연구용 시료 등)이 달라집니다. 산기의 나노입자 하이드록시아파타이트는 치아재광화효과와 에나멜 수복효과가 있는 의료용 하이드록시아파타이트입니다.

전문가용 나노 하이드록시아파타이트 페이스트, 아파프로

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