이가 다시 자란다고?…손상된 치아 복원하는 획기적 '신물질' 뭐길래 [매일비타민]

영국 노팅엄대 연구진이 침 속 미네랄을 활용해 손상된 치아 법랑질을 재생하는 단백질 기반 젤을 개발했다. (AI 생성 이미지)

치아 표면을 보호하는 데 그쳤던 기존 치과 치료의 한계를 넘어 손상된 법랑질 자체를 복원하는 기술이 개발됐다. 침 속에 존재하는 미네랄을 이용해 치아의 단단한 외층을 다시 형성하는 단백질 기반 젤이다.

지난 4일(현지시간) 영국 노팅엄대 약학대학과 화학환경공학과 공동 연구진은 침 속 칼슘과 인산 이온을 활용해 손상된 치아 법랑질을 재생하는 단백질 기반 젤을 개발했다고 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.

개발된 젤은 불소를 사용하지 않는 것이 특징이다. 유아기 치아가 발달하는 과정에서 법랑질 형성을 유도하는 천연 단백질의 핵심 기능을 모방해 만든 소재다. 치아에 젤을 바르면 표면에 얇고 단단한 막이 만들어지고, 이 막이 법랑질에 생긴 미세한 균열과 구멍을 채운다.

이후 침에 포함된 칼슘과 인산 이온을 끌어들여 기존 법랑질의 결정 구조를 따라 새로운 결정이 자라도록 유도한다. 기존 치아 조직과 유사한 방향과 형태로 광물 구조를 형성하는 방식이다. 연구진은 이 과정을 '에피택시 광물화'라고 명명했다.

연구진은 실제 사람의 치아를 이용해 젤의 재생 효과를 확인했다. 발거된 인간 대구치 32개에 젤을 처리하고 2주간 관찰한 결과, 전자현미경 이미지에서 침식으로 손상됐던 결정 구조가 조직화된 법랑질 결정으로 바뀐 모습이 확인됐다.

재생된 법랑질의 두께는 최대 약 10마이크로미터에 달했다. 초기 법랑질 침식이나 치아 표면에 구멍이 생기기 전 단계인 비공동화 우식 병소에 적용할 수 있는 수준이다. 연구를 이끈 알바로 마타 노팅엄대 생의학공학·생체재료학 석좌교수는 새로운 법랑질의 성장이 1주일 이내에 시작된다고 설명했다.

재생 조직이 실제 치아처럼 기능할 수 있는지도 실험했다. 연구진은 칫솔질과 음식물을 씹는 저작 활동, 산성 식품에 노출되는 상황 등 일상적인 구강 환경을 모사한 조건에서 새로 형성된 법랑질의 기계적 강도를 평가했다.

연구진은 "우리 소재를 탈광화되거나 침식된 법랑질, 또는 노출된 상아질에 적용하면 결정이 통합되고 조직화된 방식으로 성장해 자연 법랑질의 구조를 회복한다"며 "재생된 법랑질이 건강한 법랑질과 똑같이 작동한다는 것을 확인했다"고 밝혔다.

법랑질은 치아의 가장 바깥쪽을 둘러싸고 있는 단단한 조직으로, 외부 충격과 산성 물질로부터 치아 내부를 보호하는 역할을 한다. 그러나 한번 손상되거나 마모되면 스스로 재생되지 않는다는 한계가 있다. 법랑질이 약해지면 충치와 통증, 감염으로 이어질 수 있으며 심한 경우 치아 상실의 원인이 된다.

법랑질 손상은 전 세계 인구의 약 50%가 겪는 치과 문제의 주요 원인으로 꼽힌다. 관련 구강 질환은 당뇨병과 심혈관 질환 등 전신 건강 문제와도 연관돼 있다.

현재 치과에서 사용하는 불소 바니시와 재광화 제품은 초기 단계의 미네랄 손실을 보완하는 데 도움을 준다. 하지만 이미 마모돼 사라진 법랑질의 구조를 원래 형태에 가깝게 재건하는 데는 한계가 있었다.

새로 개발된 젤은 단순히 치아 표면에 보호막을 씌우는 방식이 아니라 기존 법랑질의 결정 구조를 따라 광물층을 성장시킨다는 점에서 차이가 있다.

적용 범위도 법랑질에만 국한되지 않는다. 연구진은 치아 내부에서 법랑질 아래층을 구성하는 상아질에도 젤을 사용할 수 있다고 설명했다.

잇몸이 내려앉거나 치아 표면이 마모되면 법랑질 아래에 있는 상아질이 외부로 노출될 수 있다. 상아질은 뜨겁거나 차가운 음식, 신맛이 나는 음식 등에 민감하게 반응해 이른바 시린이 증상을 일으킨다.

연구진은 젤을 노출된 상아질에 적용하면 표면에 법랑질과 유사한 광물층을 형성할 수 있다고 밝혔다. 이를 통해 외부 자극에 대한 민감도를 낮추고 치과 충전재 등 보철물의 부착력을 높이는 데도 활용할 수 있다는 설명이다.

치료 과정에 적용하기 편리하다는 점도 연구진이 제시한 특징이다. 젤을 치아에 바르는 방식으로, 기존 치과에서 시행하는 불소 도포 시술과 유사한 절차를 통해 적용할 수 있다. 연구진은 별도의 복잡한 치료 과정을 추가하지 않고 기존 치과 진료 체계에 접목할 수 있다는 점을 장점으로 들었다.

연구진은 상용화에도 나섰다. 관련 기술을 바탕으로 스타트업 민텍바이오(Mintech-Bio)를 통해 제품 개발을 진행하고 있다.