무불소 충치예방, 나노 하이드록시아파타이트

메디칼 하이드록시아파타이트, nanoHAP

산기, 아파타이트 컴퍼니

1974년 설립 된 산기는 우리의 치아와 뼈를 구성하는 칼슘포스페이트의 화홥물인 하이드록시아파타이트에 특화된 기업입니다.

이 분야의 개척자로서, 산기는 1980년 ‘세계 최초의 치아재광화치약 개발’에 자부심을 가지고 있으며 2003년 하이드록시아파타이트 입자가 2 nano scale인 나노텍 치약을 시장에 선보였습니다. 산기는 약품투입, 항균물질, 산업용 카탈리스트, 기능성 음식과 화장품, 치과재료등 다양한 분야에 적용할 수 있는 하이드록시아파타이트를 개발하고 있습니다.

산기의 철학은 세가지 입니다: ‘the timing of the heavens, the riches of the earth, and the harmony of men’. 산기는 ‘Unbiased, uninsisting, unconfined’를 모토로 새로운 도전과 아이디어를 받아들입니다. 산기의 목표는 인류에게 재생의 힘을 주고, 건강을 창조하여 보다 아름다운 세상을 만드는 것입니다.

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제품역사

1980년대

세계최초 에나멜 수복 치약개발(나노 하이드록시아파타이트 함유, APADENT 1980년)

일본 초등학교 학생들을 대상으로 필드테스트: 3년동안 36~56% 충치발생 억제

1990년대

일본정부로부터 ‘충치예방물질’로 승인:: Nano Medical Hydroxyapatite

산기 ‘나노 하이드록시아파타이트’ 세계 특허 획득

2000년대

나노 하이드록시아파타이트 입자 2~3 나노스케일 제조 성공: 재광화효과 상승

나노 하이드록시아파타이트에 대한 세계적 관심 : 리나멜, 나노텍트 브랜드 유럽 런칭

전문가용(의료용) 치료제 출시: Renamel(일본내수), Apapro(해외수출)

 

1970년대 : 세계최초 에나멜 수복용 하이드록시아파타이트 출시

미항공우주국(NASA)로부터 치과물질특허를 획득한 후, 일본 제조사인 산기는 세계최초로 하이드록시아파타이트(치아와 뼈를 구성하는 주성분)를 연구하기 시작했습니다

1970년대에 나사는 우주인들이 장기간의 무중력상태에서 치아와 뼈의 미네랄이 소실되는 현상을 발견하였고 이를 보충하고 수복할 목적으로 하이드록시아파타이트를 합성할 것을 제안하였습니다.

일본의 산기사는 이러한 나사의 연구에 영감을 얻어 치아와 동일한 물질인 하이드록시아파타이트를 이용한 치면수복용 제품을 연구하였고 1987년 아파덴트라는 제품을 개발하였습니다. 산기사의 에나멜 수복용 치약은 이후 다양한 상품을 개발하고 꾸준히 시장을 확대하여 30년이 넘는 기간 동안 세계적으로 널리 사용되고 있습니다.

 

1980년대: 초기 실험실 연구와 필드테스트

1980년대에는 일본 내 치과대학과의 동동연구가 활발이 진행 되었습니다. 산기는 이러한 연구들을 바탕으로 산기가 개발한 산기만의 나노 하이드록시아파타이트의 에나멜 수복효과에 대한 데이터를 축적하였습니다. Kani et al, The Effect of Apatite-Containing Dentifrices on Artificial Caries Lesions (1988) and Ohashi et al, Remineralization of Artificial Caries Lesions by Hydroxyapatite (1991)

충치예방효과에 대한 필드테스는 1000명 이상의 초등학교 학생을 대상으로 분리 된 지역에서 실시되었습니다. 동경치과대학과 깃푸치과대학(현재 아사히대학)의 연구진들이 필드테스트를 실시하였으며 나노하이드록시아파타트를 함유한 치약과 그렇지 않은 치약으로 충치발생이 억제 되는지를 관찰하였습니다. 그 결과 나노하이드록시아파타이트 치약군에서 36~56% 충치발생 감소율을 보였습니다.

1990년대: 충치예방물질 승인, Nano Medical Hydroxyapatite(<mHAP>)

10년이 넘는 기간 동안 실험실 연구와 필드테스트를 거쳐, 산기 고유의 하이드록시아파타이트는 1993년 일본정부로부터 새로운 충치예방물질로 승인되었습니다.

이러한 사실이 시사하는 바는 산기의 ‘의료용 나노 하이드록시아파타이트(<mHAP>)가 치과용연마재와 같은 목적의 하이드록시아파타이트들과는 다른 물질이라는 사실이 공식적으로 승인되었다는 것입니다. 즉, 산기사의 하이드록시아파타이트의 성분은 치면을 깍거나 연마하는 것이 아니라 충치의 초기 발현 단계에서 치아표면의 현미경단위의 손상과 치면 하방의 탈회를 수복하여 치면의 표면 강도를 높이고 에나멜의 투명도와 자연치아 본연의 광택을 살리는 약리작용을 합니다.

2000년대: 나노 하이드록시아파타이트에 대한 세계적인 관심

구강보건영역에서 산기사의 하이드록시아파타이트는 치약 및 츄잉검등에 사용 되고 있습니다. 나노 하이드록시아파타이트는 노출 된 상아세관을 봉쇄하여 지각과민증상을 완화하고 치과에서 치료목적으로 사용시 치아의 에나멜을 수복하는 효과가 있습니다.

산기는 현재 충치 원인균인 뮤탄스균을 타겟으로하는 ‘홈케어 충치예방 시스템’을 개발하고 있으며 일본 국가전염성질병센터(Japanese National Institute of Infectious Diseases), 도쿠호치과대학(Tohoku University)과 함께 치과치료 및 수복을 목적으로 한 나노하이드록시아파타이트를 이용한 PJD(Powder jet deposition system)을 개발하고 있습니다.

최근 들어, 전세계적으로 나노 하이드록시아파타이트의 수복재로서의 임상적용이 주목 받고 있습니다. 세계적 화학그룹인 BASF와 Henkel 모두 2002년에 나노입자의 하이드록시아파타이트 개발을 발표하였습니다. 이후 Henkel은 나노하이드록시아파타이트를 함유하는 치약을 출시하였습니다. 또한 세계적으로 많은 기업들이 다양한 종류의 하이드록시아파타이트 치약을 출시하고 있습니다.

산기는 40년이 넘는 기간 동안 오직 하이드록시아파타이트만을 연구개발한 선도적 기업입니다.

충치예방물질의 새로운 대안

하이드록시아파타이트

안전합니다.

생체친화적입니다.

에나멜 수복기능이 있습니다.

충치예방효과가 있습니다.

칼슘포스페이트의 결정구조입니다.

불소만큼 효과적입니다.

안전성: 인체를 구성하는 주성분

하이드록시아파타이트는 뼈의 60%, 치아 에나멜의 97%, 덴틴의 70%를 차지하는 인체의 주 구성성분 중 하나입니다. 구강내의 타액 또한 풍부한 양의 하이드록시아파타이트를 함유하며 이를 플라그산에의해 용해 되는 미네랄을 대체하기위해 치아에 공급 됩니다. 치아우식의 발단은 바로 미네랄 소실이며, 타액이 ‘치아의 재광화(remineralization)이라는 자연치유작용의 역할을 합니다. 산기의 ‘나노 메디칼 하이드록시아파타이트’는 바로 이러한 인체의 자연치유기능을 보조합니다.

생체친화성: 치과와 의료영역에서 널리 쓰이는 물질

하이드록시아파타이트는 뛰어난 생체진화성으로 치과와 의료영역에서 널리 사용 됩니다. 인공치아나 뼈, 조직 수복, 정형와과나 치과 임플란트의 효면 코팅등. 하이드록시아파타이트는 단백질 결합 물질로서 chromatography나 세균배양 등에도 사용 됩니다. 치과영역에서, 하이드록시아파타이트는 제조 특징과 입자크기에따라 연마목적으로도 사용 됩니다. 그러나 산기의 하이드록시아파타이트는 에나멜 수복 효과가 있는 미네랄로서, 자연상태의 하이드록시아파타이트와 거의 동일하며 일본정부로부터 충치예방물질로 승인된 물질입니다.

음용가능한 칼슘포스페이트의 원료

하이드록시아파타이트는 쉽게 소화할 수 있는 칼슘포스페이트의 풍부한 원천이며 츙잉검이나 음료수등의 음식첨가물로도 사용 됩니다.

에나멜 수복기능: 충치예방물질로서 불소의 대안

충치발생을 억제하는 물질로서 불소는 널리 알려져 있습니다. 음용수와 구강용품에 불소를 첨가하는 것은 70년 전으로 거슬러 올라갑니다. 수돗물 불소화는 충치발생을 억제할 수 있는 유일하고도 효과적인 공중 보건 수단으로 불리우며, 초기 미국의 초등학교 학생들을 대상으로 한 연구는 실재로 35~60%충치 발생 억제효과가 있다고 보고 하였습니다. 그러나 과도한 불소 노출은 치아와 골격의 불소증을 유발할 수 있어 구강용품의 불소의 양과 숫돗물에 첨가되는 불소의 양은 엄격하게 통제 됩니다.

이와 비교하여, 나노 메디칼 하이드록시 아파타이트는, 치아재광화 촉진재로서 치약에 첨가되어 30년넘게 널리 사용 되었습니다. 또한 이 물질은 불소와 유사한 필드테스트를 통해 불소만큼 효과적인 충치예방물질(35~56% 충치발생억제)로서 일본 정부의 승인을 얻었습니다. (Fig 1.T.KANI et al Effect to Apatite-containing Dentifricres on Dental Caries in school Children)

최근 미국의 건강한 성인을 대상으로한 연구에서 산기의 하이드록시아파타이트는 충치발생을 억제할 뿐 아니라 불소와는 매우다른 초기우식의 재광화 능력이 있음이 밝혀졌습니다. Amaechi et al, Remineralization of Early Caries Lesions by Nanohydroxyapatite Dentifrice). 이 연구는 하이드록시아파타의 재광화효과가 불소와 매우 다르다는 홍콩의 초기 연구를 뒷받침하는 결과입니다. (NM King et al, Remineralization by Nanohydroxyapatite-containing Dentifirice)

나아가, 하이드록시아파타이트는 먹어도 될 정도로 안전한 물질로서 어린이에고 안전하며 어떤 위해성이나 독성도 보고 된 바가 없습니다.

불소의 작용

원소기호 F-로 표기되는 불소는 NaF 또는 NaMFP와 같은 화합물의 형태로 공급됩니다. 불소는 그 자체로 미네랄을 대체할 수 없으며 타액내의 칼슘과 포스페이트의 흡수를 촉진하여 재광화 함으로서 치아를 강화홥니다. 불소의 이러한 작용은 치면에 불화아파타이트를 형성하게 하여 플라그 산으로부터 본래 에나멜이 작고 있는 카보네이트 아파타이트보다 저항성을 갖게 합니다.

또한 불소는 세균의 대사활동을 방해하여 구강내의 충치유발 세균의 수준을 낮추는데 도움을 줍니다.

의료용 하이드록시아파타이트의 작용

나노 하이드록시아파타이트는 자연치아의 하이드록시아파타이트와 거의 동일한 칼슘포스페이트 결정구조를 갖습니다. 나노입자의 형태로 공급 되며 치아 에나멜의 탈회된 치면하방의 초기충치에 직접 침투하여 미네랄을 공급하고 치면의 현미경단위의 손상을 메꾸어 수복합니다. 산기의 나노입자는 구강내의 세균과 플라그 같은 단백질을 흡착하여 제거하는 효과가 뛰어납니다.

불소와는 다르게, 나노 하이드록시아파타이트는 에나멜에 어떤 새로운 물질을 추가하는 것이 아니며 자연치아의 카보네이티드 아파타이트보다는 높지만 불소에 의한 불화 아파타트보다는 산에 대한 저항성은 떨어집니다. 그러나 나노 하이드록시아파타이트는 불소와 같은 수준의 재광화 효과가 있고, 위에서 본 바와 같이 탈회된 영역에 집적 침투하는 반면, 불소는 치면의 표층에 단단한 불화아파타이트 층을 형성합니다.

나노 하이드록시아파타이트는 에나멜의 미네랄의 강도를 수복하고 표면을 매끈하게 함으로서, 세균의 부착, 플라그, 우식에 대한 저항성이 강화합니다. 동시에 자연치아 본연의 하얀 색조와 투명도를 증진시킵니다.

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