대한소아치과학회지 37(1) 2010 탄산음료유발법랑질침식에대한항우식제품의예방효과 송주현 김영재 김정욱 장기택 김종철 한세현 이상훈 서울대학교치과대학소아치과학교실및치학연구소 국문초록본연구는항우식제품인 Casein phosphopeptide-amorphous calciu

대한소아치과학회지 37(1) 2010 탄산음료유발법랑질침식에대한항우식제품의예방효과 송주현 김영재 김정욱 장기택 김종철 한세현 이상훈 서울대학교치과대학소아치과학교실및치학연구소 국문초록본연구는항우식제품인 Casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate(cpp-acp) 를포함하는치아크림, 불소바니쉬, 저농도불소양치액을치아에도포하는것이단시간탄산음료에의한법랑질의침식을예방할수있는지살펴보기위해계획되었다. 법랑질시편에다음과같은항우식제품을도포하였고, 인공타액에 24시간보관한후, 콜라에 1분증류수에 1분씩 5회번갈아처리하였다. 1군 : 대조군 ( 무처치 ) 2군 : CPP-ACP 치아크림군 3군 : 불소바니쉬군 (1,000 ppm F) 4군 : 저농도불소양치액군 (227 ppm F) 5군 : 불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군 6군 : 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군미세경도와침식깊이를측정하였고, Quantitative light-induced fluorescence(qlf) 를이용하여안정된형광격자에대한부피형광변화인 ΔQ를측정하여무기질감소량을평가하였다. 6일동안실험을반복하여다음과같은결과를얻었다. 1. 미세경도는 1군 2군 4군 <6군 <3군 5군순이었다. 2. 평균침식깊이는 5군 3군 <6군 <4군 2군 1군순이었다. 3. ΔQ는 1군 2군 4군 6군 3군 5군순이었다. ΔQ의감소율은 1군과 2군, 4군과 6군, 3군과 5군이각각유사하였다. 4. ΔQ는미세경도와강한양의상관관계를나타냈고 (r=0.96, p<0.05), 침식깊이와는강한음의상관관계를보였다 (r=-0.96, p<0.05). 주요어 : 치아크림, 불소바니쉬, 불소양치액, 미세경도, 침식깊이, 부피형광변화 (ΔQ) Ⅰ. 서론치아침식증은미생물의개입없이화학적작용에의해치아의경조직이비가역적으로소실되는것을의미한다 1). 치아침식증은두개의특징적인영역으로구별되는데, 첫번째층은치아표면이실질적으로소실되어형성된분화구 (crater) 이고, 두번째층은분화구하방의연화되고탈회된치질층으로계속적인침식자극이나마모, 교모에의해쉽게상실되어분화구를형성하기쉬운부위이다 2). 연화층은가역적인상태여서남아있는무기물골격은타액에의해재광화될수있으나, 공격적인탈회가지속된다면치질이대량소실되어비가역적인상태가 된다 3). 최근선진국에서치아우식증은감소하고산성음식물섭취에의한치아침식의위험은증가하고있는추세로 4), 산성음료, 과일주스및스포츠음료의소비증가에기인한치아침식증에대한관심도서서히고조되고있다. 장 5) 은국내에시판되는탄산음료와이온음료, 과일주스류등의 ph가 2.5~3.5이고, 낮은 ph는침식을일으키기에충분하며, 산성음료수에의해우치의법랑질과상아질의표면미세경도가감소했음을보고하였다. 산성음료에의한치아침식을예방하는방법으로접촉시간을줄이고, 침식작용이적은대체음료를개발하거나재광화를 교신저자 : 이상훈서울특별시종로구연건동 28 / 서울대학교대학원치의학과소아치과학교실 / 02-2072-3819 / musso@snu.ac.kr 원고접수일 : 2009 년 02 월 11 일 / 원고최종수정일 : 2009 년 11 월 03 일 / 원고채택일 : 2009 년 11 월 18 일 1

J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 돕는약제를사용하는것등이있다 4). 현재시판되는재광화에도움을주는약제로는불소, 치아크림과치약등이있다 6). Wiegand와 Attin 7), Sorvari 등 8) 은주기적인불소도포는치아의침식저항성을높이고, 탈회된치아표면에침착하여재광화를돕는다고하였다. Jeremy 등 9) 은법랑질을산성음료에노출시키기전에치아크림으로처리한경우법랑질의침식량이반으로감소했음을보고하였다. 그런데대부분의재광화연구들은 1회에장시간산성음료에치아를노출시키고재광화를유도한후, 변화를살펴본것이었다 9-11). 장시간산성음료에치아를노출시키는것은실제음료를소비할때의구강환경을반영하지못한다. 구강내에서는치아와음료가자주그리고짧은시간동안접촉하게되며, 시간이지남에따라타액내무기질이치아표면에침착되어초기의구조적표면손상이치유되고, 획득피막에의한보호작용은치아와음료의직접적인접촉을막는다. 본연구에서는시판되는항우식제품인 CPP-ACP(Casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate) 치아크림, 불소바니쉬, 저농도불소양치액을단독으로치아에도포하는것이단시간탄산음료접촉에의한법랑질침식을예방하고, 불소바니쉬와 CPP-ACP 치아크림, 저농도불소양치액과 CPP- ACP 치아크림을혼합도포하는것이침식에부가적인예방효과를보인다는가정하에법랑질시편의미세경도, 침식깊이, QLF(Quantitative light-induced fluorescence) 측정단위인 ΔQ를측정비교하였고, 전계방사형주사전자현미경 (FE- SEM) 으로법랑질표면을관찰하였다. 또한초기침식측정법으로 QLF가적합한지살펴보고자미세경도, 침식깊이와 ΔQ 의상관관계를확인하였다. Ⅱ. 연구재료및방법 1. 연구재료협측법랑질에치아우식이없고마모가적은제3대구치를대상으로하였다. 이연구에사용한항우식제재는 Tooth Mousse(GC Dental., Japan), Fluor protector(ivoclar Vivadent., Liechtenstein), 치카치카 ( 삼일제약, 한국 ) 로, Tooth Mousse는 CPP-ACP(Casein phosphopeptid-amorphous calcium phosphate) 를포함하는치아크림이며, Fluor protector는 1,000 ppm의불소를포함하는고농도불소제재이고, 치카치카는 0.05% NaF(227 ppm F) 를포함하는불소양치액이다. 사용한인공타액의조성은 100 ml 인공타액내 1 g Carboxymethyl-cellulose, 84 mg NaCl, 120 mg KCl, 15 mg CaCl 2, 5 mg MgCl 2, 34 mg K 2HPO 4 이포함되어있고, ph는 7.0으로조제하였다. 이실험에사용한콜라 (Coca-Cola Co., 한국 ) 의주된산은인산이며평균 ph는 2.30이었다. 2. 연구방법 1) 시편제작제3대구치협면을협측사면에평행하게두께가 2.5 mm정도되도록절단하여, 법랑질측치질을시편으로사용하였다. 시편을아크릴릭주형에매몰한후, 법랑질표면이평면이되고광택이나도록주수하에 400, 600, 1000, 2000 grit의 Sic 연마지로연마하여법랑질시편을제작하였다. 시편의편평한면이최소가로 4 mm, 세로 3 mm가되도록하였다. 2) 시편의처리법랑질시편에 X축과 Y축을그어기준선으로잡고, X축으로 0~1 mm, 3~4 mm, Y축으로 0~3 mm 영역을 nail-varnish로가리고각군의 20개시편을다음과같이처리하였다. 1군 ( 대조군 ): 시편을 37 인공타액에 24시간담궜다. 2군 (CPP-ACP 치아크림군 ): Tooth mousse를시편에 1 mm 두께로바르고 3분후에 37 인공타액 15 ml에 30분간담궜다. 이후시편을증류수로씻어내고, 37 인공타액에 24 시간담궜다. 3군 ( 불소바니쉬군 ): Fluor protector를시편에바르고 1분간건조시킨후, 37 인공타액 15 ml에 30분간담궜다. 이후시편을증류수로씻어내고, 다시 37 인공타액에 24시간담궜다. 4군 ( 저농도불소양치액군 ): 시편을치카치카불소양치액 10 ml에 1분간담근후, 인공타액 15 ml에 30분간담궜다. 이후시편을증류수로씻어내고, 37 인공타액에 24시간담궜다. 5군 ( 불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군 ): 시편표면에 Fluor protector를바르고 1분간건조시킨후, Tooth Mousse 를시편에 1 mm 두께로바르고 3분후에 37 인공타액 15 ml에 30분간담궜다. 이후시편을증류수로씻어내고, 37 인공타액에 24시간담궜다. 6군 ( 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군 ): 시편을치카치카불소양치액 10 ml에 1분간담궜다가 Tooth Mousse 를시편에 1 mm 두께로바르고 3분후에 37 인공타액 15 ml에 30분간담궜다. 이후시편을증류수로씻어내고, 37 인공타액에 24시간담궜다. 24시간인공타액에보관한법랑질시편을 500 ml 콜라에 1 분간시편을담갔다가증류수에 1분간담궜다. 이과정을 5회반복한후미세경도와 QLF를측정하였다. 측정전시편은 100% 습도에보관하였다. Fluor protector는처음 1회도포하였고 Tooth Mousse와치카치카는매일 1회도포하였으며, 인공타액에 24시간저장하고콜라에담그는과정을 6일동안반복하여시행하였다. 법랑질시편에서미세경도와침식깊이, QLF 측정영역은 Fig. 1과같다. 2

대한소아치과학회지 37(1) 2010 3) 미세경도측정미세경도는 Microhardness Tester(Shimadzu Co., Japan) 를이용하여법랑질에 100 g의 load를 10초간가하는조건으로 Vicker s Hardness Number(VHN) 를측정하였다. Fig. 1의 c영역중앙에서각시편당 4회측정하였고, 평균값을각시편의미세경도로하였다. 측정평균값이타표본에비해크게벗어나는것은제외시킨 120개의법랑질시편을각군의평균값이유사하도록 6군으로배분하였다. 하였다. ΔQ는안정된형광격자에대한분석영역의부피형광변화를의미한다. 6) 전계방사형주사전자현미경관찰시편표면의유기물질을제거하기위해 3.5% sodium hypochlorite 용액에서 30초간초음파세척한후증류수로세척한뒤건조시키고, 백금코팅한시편을 FE-SEM( 가속전압 =15.0kV) 으로시편표면을관찰하였다. 4) 침식깊이측정시편처리전, 시편의기준선에서 X축으로 4 mm, Y축으로 2 mm의영역을 100 μm 간격으로 3D-Profilometer(MTS, USA) 를이용하여표면프로파일링을시행하였다. 대조군의시편과항우식제품에처리한시편을인공타액에 24시간저장한후콜라에담그는것을 6일동안반복한후에 nail-varnish를제거하고 X축으로 4 mm, Y축으로 2 mm의영역을다시프로파일링하여 3차원상을얻었다. Ansur3D(MTS, USA) 를이용하여침식되지않은 X축 0~1, 3~4 mm, Y축 0~2 mm영역을기준평면으로하여평균침식깊이를측정하였다. 5) QLF 측정특별히고안된안정된형광격자에 QLF(Inspektor, Netherlands) 를보정한후, 법랑질시편의 QLF 영상을얻었다. 대조군의시편과항우식제품에처리한시편을 24시간인공타액에저장한뒤콜라에담그고, 치아를 10초간건조시킨후다시 QLF 영상을얻었다. 이후 Inspektor TM Pro (Inspektor, Netherlands) 를이용하여, 법랑질시편 X축으로 4 mm, Y축으로 2 mm 영역의 ΔQ(QLF의측정단위 ) 를측정 7) 통계분석시편처리전미세경도, ΔQ와매회처리후의미세경도, Δ Q, 각군간의미세경도와 ΔQ, 침식깊이비교를위해, SPSS 12.0K를이용하여일원배치분산분석과사후검정으로 Scheffe test를시행하였다. 미세경도, 침식깊이, QLF의상관관계를평가하기위해 Pearson 상관분석을시행하였다. 통계적유의성은유의수준 0.05에서평가하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 미세경도법랑질시편의초기미세경도는 344~347로군간유의차를보이지않았다 (p>0.05). 모든군의미세경도는점차감소하였고값은 Table 1와같으며, 6일동안미세경도 (VHN) 의변화는 Fig. 2와같다. 미세경도값은대조군 (1군) CPP-ACP 치아크림군 (2군) 저농도불소양치액군 (4군)< 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군 (6군)< 불소바니쉬군 (3군) 불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군 (5군) 순이었다. 1군과 2군은 6일에만유의차를보였고, 1군과 3군은 1~6일모두유의차를보였으며, 1군과 4군은 3~6일, 1군과 5군은 1~6일, 1군과 6 군은 2~6일에유의차를보였다 (p<0.05). 2군과 3군은 1~6 일, 2군과 4군은 4일, 2군과 5군은 1~6일, 2군과 6군은 2~6 일, 3군과 4군은 1~6일, 3군과 6군은 2~6일, 4군과 5군은 1~6일, 4군과 6군은 3~6일, 5군과 6군은 2~6일에서유의차를보였다. 3군과 5군은유의차가없었다 (Table 2). micro hardness 350 Group 1 300 Group 2 250 Group 3 Fig. 1. Enamel samples were designed like a schematic. VHN 200 Group 4 a. nail-varnish covered enamel. b. areas exposed during erosion to evaluate erosion depth of enamel and ΔQ. 150 100 50 Group 5 Group 6 0 c. areas exposed during erosion to evaluate surface microhardness. d. polished enamel surface. e. unpolished enamel surface. 0 1 2 3 day 4 5 6 f. third molar embedded in acrylic resin. Fig. 2. The change of the microhardness in six groups. 400 3

J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 Table 1. Microhardness(VHN) of each group according to the processing duration Before treatment After After After After After After 1 day 2 day 3 day 4 day 5 day 6 day Group 1 347.65 241.86 163.93 120.33 96.34 88.73 69.23 ±26.63 ±24.08 ±24.74 ±16.75 ±8.95 ±8.88 ±6.55 Group 2 344.1 252.51 172.8 135.33 110.3 100.6 85.62 ±25.15 ±18.37 ±12.35 ±11.28 ±8.72 ±9.43 ±6.35 Group 3 344.11 285.79 254.71 210.36 193.11 171.67 156.06 ±14.68 ±12.64 ±17.91 ±24.84 ±17.05 ±12.01 ±14.44 Group 4 346.5 242.19 182.56 154.9 136.36 109.94 94.21 ±18.45 ±19.94 ±14.87 ±20.97 ±15.89 ±7.96 ±5.76 Group 5 346.14 284.46 257.66 211.81 197.11 180.43 158.15 ±25.59 ±13.44 ±18.65 ±17.73 ±17.73 ±21.33 ±16.87 Group 6 344.06 265.38 206.54 178.54 156.45 139.23 123.36 ±22.26 ±12.00 ±13.93 ±15.06 ±14.01 ±12.69 ±13.8 Values represent the mean SD. Table 2. Comparison of microhardness(vhn) between groups(1/2/3/4/5/6day) Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 Group 5 Group 6 Group 1 -/-/-/-/-/+ +/+/+/+/+/+ -/-/+/+/+/+ +/+/+/+/+/+ -/+/+/+/+/+ Group 2 +/+/+/+/+/+ -/-/-/+/-/- +/+/+/+/+/+ -/+/+/+/+/+ Group 3 +/+/+/+/+/+ -/-/-/-/-/- -/+/+/+/+/+ Group 4 +/+/+/+/+/+ -/-/+/+/+/+ Group 5 -/+/+/+/+/+ Group 6 * - : Not statistically significant(p>0.05) +: Statistically significant(p<0.05). Table 3. Erosion depth(μ ) of each group after 6 days Group 1 2 3 4 5 6 Erosion depth 4.61±.80 3.95±.70 1.12±.29 3.28±.63 0.98±.15 2.71±.40 Values represent the mean±sd. 2. 침식깊이각군의평균침식깊이는불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군 (5군) 불소바니쉬군 (3군)< 저농도불소양치액 + CPP- ACP 치아크림군 (6군)< 저농도불소양치액군 (4군) CPP- ACP 치아크림군 (2군) 대조군(1군) 순으로 Table 3와같다. 1군의마모도는 2군과유의차가없었으며, 2군은 4군과, 3군은 5군과유의차가없었다 (p>0.05). 군 ) 불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군 (5군) 순이었다. Δ Q의감소율은 1군과 2군, 4군과 6군, 3군과 5군이각각유사하였다. 1군과 2군은 1~6일모든기간에서유의차가없었으며, 1군과 3군은 1~6일에서유의차가있었고, 1군과 4군은 2~6일에 0 1 2 3 4 5 6 0 3. QLF 시편처리전각군의법랑질시편의 ΔQ는군간유의차가없었다 (p>0.05). 각군의시간에따른 ΔQ의변화는 Table 4와 Fig. 3와같다. 모든군의 ΔQ는점차감소하였고, 대조군 (1군) CPP- ACP 치아크림군 (2군) 저농도불소양치액군 (4군) 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군 (6군) 불소바니쉬군 (3-1 -2 ΔQ -3-4 -5-6 day Fig. 3. The change of the ΔQ in six groups. Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 Group 5 Group 6 4

대한소아치과학회지 37(1) 2010 Table 4. Q(mm 2 %) of each group according to the processing duration Before treatment After After After After After After 1 day 2 day 3 day 4 day 5 day 6 day Group 1-0.21-0.58-1.33-2.26-2.92-3.95-5.53 ±0.27 ±0.64 ±0.94 ±1.28 ±1.50 ±1.59 ±1.63 Group 2-0.09-0.34-0.96-1.63-2.48-3.69-4.88 ±0.19 ±0.31 ±0.59 ±0.94 ±1.23 ±1.31 ±1.20 Group 3-0.11-0.07-0.12-0.17-0.24-0.36-0.74 ±0.13 ±0.10 ±0.17 ±0.23 ±0.32 ±0.45 ±0.83 Group 4-0.1-0.27-0.54-0.93-1.26-1.64-2.84 ±0.12 ±0.25 ±0.39 ±0.80 ±0.99 ±1.03 ±1.26 Group 5-0.11-0.11-0.16-0.22-0.33-0.49-0.69 ±0.17 ±2.94 ±0.22 ±0.28 ±0.39 ±0.48 ±0.55 Group 6-0.12-0.23-0.32-0.56-0.94-1.36-2.1 ±0.28 ±0.33 ±0.35 ±0.49 ±0.69 ±0.82 ±1.00 Values represent the mean SD. Table 5. Comparison of Q(mm 2 %) between groups(1/2/3/4/5/6day) Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 Group 5 Group 6 Group 1 -/-/-/-/-/- +/+/+/+/+/+ -/+/+/+/+/+ +/+/+/+/+/+ -/+/+/+/+/+ Group 2 -/+/+/+/+/+ -/-/-/+/+/+ -/+/+/+/+/+ -/+/+/+/+/+ Group 3 -/-/-/-/+/+ -/-/-/-/-/- -/-/-/-/-/+ Group 4 -/-/-/-/+/+ -/-/-/-/-/- Group 5 -/-/-/-/-/+ Group 6 * - : Not statistically significant(p>0.05) + : Statistically significant(p<0.05). 서유의차가있었다. 1군과 5군은 1~6일에서유의차가있었고, 1군과 6군은 2~6일에서유의차가있었다. 2군과 3군은 2~6일에서유의차가있었으며, 2군과 4군은 4~6일에서, 2군과 5군은 2~6일에서, 2군과 6군은 2~6일에서유의차가있었다. 3군과 4군은 5, 6일에서유의차가있었으나, 3군과 5군은 1~6일에서유의차가없었고, 3군과 6군은 6일에서만유의차가있었다. 4군과 5군은 5, 6일에서유의차가있었고, 4군과 6 군은유의차가없었으며, 5군과 6군은 6일에만유의차가있었다 (Table 5). QLF 상에서보라색영역은법랑질의무기질소실을의미한다. 불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군, 불소바니쉬군, 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군, 저농도불소양치액군, CPP-ACP 치아크림군, 대조군순으로보라색영역이증가하였다 (Fig. 4). d e f Fig. 4. QLF images of six groups (a) control group (b) tooth cream with CPP-ACP group (c) fluoride varnish group (d) low-level fluoride mouthrinse group (e) fluoride varnish + tooth cream with CPP- ACP group (f) low-level fluoride mouthrinse + tooth cream with CPP-ACP group. 5

J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 미세경도와 ΔQ는강한양의상관관계를보였고 (r=0.96), 침식깊이는 ΔQ와미세경도모두와강한음의상관관계를보였다 (r=-0.96, -0.98). 4. 전계방사형주사전자현미경관찰 1군대조군시편을콜라에담그기전에는법랑질표면이매우매끄러웠으나, 하루가지난후에는소와와같은불규칙한표면을보이며침식양상을나타내었다 (Fig. 5-a). 2일후시편은법랑소주중심부가먼저용해되기시작됐음을보여주었다 (Fig. 5-b). 6일후시편에서도법랑소주중심부의용해가일어났음을알수있었다 (Fig. 5-c). 2군 CPP-ACP 치아크림군에서는 4일후시편에서법랑소주중심부가먼저용해되어남은법랑질주간공극이명확하게보였고 (Fig. 6-a), 5일후시편에서는법랑질주간공극이더욱명확해졌으나 (Fig.6-b), 이부위도결국침식되어대조군 6일과유사한표면을보였다 (Fig.6-c). 2군시편표면에무정형무기물결정이침착된것을발견할수있었다 (Fig. 6). 3군불소바니쉬군은 1일후시편의극히일부분에서바니쉬가탈락했고대부분의바니쉬는시편에붙어있었으며, 바니쉬가탈락한부분은여전히대부분매끄러웠다 (Fig. 7-a). 2일후시편에서는바니쉬의도료가비교적균일하게용해되어불규칙한표면을보였고 (Fig.7-b), 6일후시편에서는바니쉬의도료가불균일하게탈락된것을볼수있었다 (Fig. 7-c). 4군저농도불소양치액군의 4일후시편에서는법랑소주중심의용해가왕성하여법랑질주간공극이매우분명히나타났으나 (Fig. 8-a), 5일과 6일후시편에서는반복된침식으로결국법랑질주간공극도용해되어법랑질주간공극의양이감소되었다 (Fig. 8-b,c). 5군불소바니쉬 + CPP-ACP 치아크림군시편의상은 3군불소바니쉬군과유사하였다. 1일후바니쉬가탈락한대부분의표면이매끄러웠으며 (Fig. 9-a), 2일후시편에서는바니쉬가불균일하게탈락했지만법랑질표면이노출되지는않았다 (Fig. 9-b). 6일후시편에서바니쉬가완전히탈락한부위는표면이매끄러웠으나, 법랑소주중심의용해가미약하게나타났다 (Fig. 9-c). 6군저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군시편의상은 4군저농도불소양치액군과유사하였다. 4일후법랑소주중심의용해가뚜렷이나타나법랑질주간공극이명확하게보였고 (Fig. 10-a), 5일, 6일후에는법랑소주중심의용해가계속진행되었고법랑질주간공극은계속된침식에도보존되고있음을볼수있었다 (Fig. 10-b,c). 3군과 5군을제외한모든군에서공통적으로법랑소주의중심부위가먼저용해되었고, 법랑질주간공극은남아있어법랑질표면이벌집같은구조를보였다. Ⅳ. 총괄및고안치아침식증을평가하는방법은표면미세경도 (surface microhardness) 12,13), 형상측정법 (profilometry) 14), 횡단미세방사선 (transverse microradiography, TMR) 8,15), quantitative light-induced fluorescence(qlf) 7), 임상인덱스 (clinical indices) 14,16), 순차적인치아연구모형분석 (analysis of sequential dental study casts) 17), 화학적분석법 16), 초음파 (ultrasonification) 18), 주사전자현미경 (SEM) 19) 등이있다. 표면미세경도측정법은치질표층에서 50 μm 이내의깊이에국한된변화관찰에유용하나 12,20), 분화구층을탐지하고정량화할수없다는한계를지닌다 18). 형상측정법은침식의실제깊이를측정할수있으나, 하방의연화층에대한정보는얻을수없다는한계가있다 7). 민감도와특이도가뛰어난 TMR은얇고평행하고편평한연마법랑질시편이필요한데, 이때시간과노력이들고시편을파괴하는단점이있어치아침식을장기간감시하기에는부적합하다. 따라서침식병소두구역모두를인지할수있고, 침식과정을장기적으로관찰할수있으며비파괴적이고객관적인감시방법이필요하게되었다. 전체적인법랑질무기질변화를예측할수있는 QLF의비파괴적특성은장기간의침식평가에적합하며, TMR에비해시간과노력이적게들어임상에서도이용가능한도구이다 21). 이는 QLF의 ΔQ가침식증관찰의황금기준인 TMR의 ΔZ와양의관계가성립하기때문이다 7,17). 이번연구에서침식연화층은표면미세경도로측정하였고, 침식분화구층은형상분석기를이용하여관찰하였으며, 분화구층과연화층을동시에관찰하기위하여 QLF를사용하였다. Δ Q는미세경도와는강한양의상관관계를보였고, 침식깊이와는강한음의상관관계를보여, 침식이진행됨에따라침식연화층과분화구층을모두관찰하기에 QLF가적합함을알수있었다. 또한시편을단시간콜라에노출시켜침식량이매우적었는데, 초기침식관찰에주로이용하는미세경도와 ΔQ가강한양의상관관계를보였음을고려했을때, QLF는적은양의초기침식을관찰하는데에도유용함을알수있었다. 그런데 QLF 의 ΔQ의절대값이매우작을때에는오차범위가컸고, 미세경도에서유의차를보였던군들이일부기간의 ΔQ에서는군간유의차를보이지않는것으로볼때, 군간 ΔQ의차이가작을때에는 QLF가침식관찰에한계가있음을알수있었다. 한편, 미세경도와침식깊이를측정하기위해서는편평한면이필요한데, 연마한법랑질시편은자연치보다침식이과도하게나타난다 22). 이는자연치의법랑질하방은 carbonate 함량은높고불소함량이적어산에민감하여침식에취약하기때문이다 23). 따라서 QLF를이용한다면장기간의침식연구에자연치를그대로이용할수있을것이다. 이번연구에서법랑질시편을 1분간콜라에담그고 1분간증류수에담그는행동을 5회반복하여총 5분간콜라에접촉하도록하였다. 이는 Maupome 등 24) 의연구에서저소비군의콜라 6

대한소아치과학회지 37(1) 2010 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 5-10. FE-SEM images of six groups (magnification X5000) (5-a) Control group: after 1 day (5-b) after 2 days: enamel prism core (open arrow), interprismatic area (black arrow). (5-c) after 6 days. (6-a) Tooth cream with CPP-ACP group: after 4 days (6-b) after 5 days (6-c) after 6 days. (7-a) Fluoride varnish group: after 1 day (7-b) after 2 days (7-c) after 6 days. (8-a) Low-level fluoride mouthrinse group: after 4 days (8-b,c) after 5 days and 6 days. (9-a) Fluoride varnish + tooth cream with CPP-ACP group: after 1 day (9-b) after 2 days (9-c) after 6 days. (10-a) Low-level fluoride mouthrinse + tooth cream with CPP-ACP group: after 4 days (10-b,c) after 5 and 6 days. 7

J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 접촉시간에해당하며, 콜라를여러회나누어마시는실제상황을재현코자함이었다. 그런데, Amaechi 등 25) 은구강외에서치아침식증을유발하기위해산성음료와인공타액에번갈아순환시키는것이실제구강환경과유사하며, 산성음료와물에번갈아순환시키는것은실제구강내상황보다침식이과장되게나타난다고하였다. 시편의군배정시, 연마된시편의법랑질두께에따른 ΔQ의차이를제거하고법랑질시편이침식에반응하는차이를제거하기위해, QLF의 ΔQ와미세경도평균이유의차가없도록시편을배분하였다. 한편, 준비조사에서대조군의미세경도측정시, 법랑질에형성된다이아몬드압입경계가 7일부터는불명확하여 6일동안미세경도를측정하기로하였다. Lussi 등 26) 은산성음료에침식시간이증가할수록표면경도값도비례적으로감소한다고하였다. 그러나 Maupome 등 24) 은처음노출시표면경도가가장많이감소했다고하였다. 이번실험에서도표면미세경도값은처음노출시가장많이감소하였다. 미세경도의감소정도는 Wongkhantee 등 27) 의연구와유사하였고, Maupome 등 24) 의연구에서저소비군보다는적었다. 구강내에서자연치는타액에잠겨있으며, 타액은산성음료에의해구강내산도가낮아지는것을효과적으로상쇄시킨다 20). 이번연구에서는모든시편을인공타액에보관하였는데, 침식초기단계에인공타액의피막에둘러싸인법랑질표면은칼슘과인산염에대해포화되거나과포화된인공타액-산성음료혼합물과접촉할것이고, 콜라에는인산이온이충분히존재하기때문에실제구강내환경처럼화학평형은법랑질용해를감소시키는방향으로이끌어침식효과를감소시킬수있다 28). 또한인공타액의피막은낮은산도와높은인산함량에대해완충능을가지고있어산성음료와타액의혼합물이법랑질에접촉했을때, 먼저피막의완충능이낮아지므로결과적으로구강내환경과유사하게시편의침식을지연시키는효과를나타냈을것이다 28). 이번연구에사용한인공타액에는점도를증가시키기위해 carboxymethyl cellulose를첨가하였다. 그런데구강내에서형성되는획득피막의기저층에는칼슘과친화성이있는단백질, 즉프롤린이풍부한단백질과 statherin 등이존재하고, 효소작용에의해성숙된획득피막이형성된다. 따라서, 실제구강내에서형성된획득피막의산에대한보호작용을구강외에서형성된획득피막에서기대하기는어렵다 29). 칼슘과인산에대해과포화된인공타액에장시간치아를저장하면침식법랑질표면에칼슘인산결정이침착되어재광화효과를보인다 19,25). 김 30) 은 5분간콜라에담근우치법랑질을구강내에 24시간보관했을때미세경도가유의한증가를보였다고하였고, Eisenburger 등 19) 도 24시간인공타액에서재광화를보인다고하였다. 그러나 Collys 등 31) 과 Lippert 등 32) 은침식에대한타액의재광화효과는유의하지않았다고하였다. 이는타액으로부터침전할수있는광물질의절대량이매우적기때문이라고하였다. 한편 Ingram과 Edgar 33) 에따르면, 재광화시에형성된무기물은원래치질보다용해도가낮다고한다. 따라서대조군시편의재광화로형성된칼슘인산결정이탄산음 료에먼저용해되어어느정도침식을감소시키는효과가있었을것이나, 미세경도값이 6일동안계속유의하게감소했음을볼때, 칼슘과인산이과포화된인공타액에 24시간시편을보관하는것으로는 5분간의탄산음료에의한침식을예방하기에역부족임을알수있었다. 대조군 (1군), CPP-ACP 치아크림군 (2군), 저농도불소양치액군 (4군), 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림군 (6 군 ) 의 FE-SEM 상은 Eisenburger 등 19) 과 Munoz 등 20) 의보고처럼 Type I 산부식형태와같은벌집모양을보였다. 법랑소주중심부가먼저용해되었고, 법랑질주간공극이명확하게보였다. Maupome 과 Frank 10) 는 prismatic enamel의경우, 초기에는 prism sheath부위에서침식이일어나지만, 산과더오래접촉하면 core의용해가일어나며시간이지나면 interprismatic area의용해도일어난다고하였다. 이같은현상은 prism sheath의결정간공간이커서많은양의유기물이존재하고이부위에산이가장먼저침투되기때문이며, 법랑소주의중심과경계부분의법랑질결정의배열과유기물양이서로달라산에대한용해도차이로 interprismatic area의용해가가장나중에나타나기때문이다 29). FE-SEM 상에서 Type 1의산부식형태위에결정구조가불명확한무정형침착물이존재했는데, 이는산에노출된법랑질시편을증류수에넣었을때, 법랑질연화층내에칼슘과인산이풍부한용액의 ph가갑자기증가하기때문에나타나는현상이다 18). 2군 CPP-ACP 치아크림군의미세경도는대조군과비교시 1~5일에는유의차를보이지않았고, 6일에만유의차를보였다. 침식깊이또한대조군과유의차를보이지않았고, ΔQ 역시유의차가없었다. FE-SEM 상도 1군과가장유사했다. 결과적으로 CPP-ACP 치아크림은치아침식에효과가없었다. Lennon 등 2) 도법랑질시편에 casein/calcium phosphate를포함하는치아크림을처리한군은무처리군과유의차가없다고하였다. 그러나 Jeremy 등 9) 은치아크림군이대조군에비해법랑질침식예방효과가있다고하였다. Casein phosphopeptide는우유의 casein을분해시켜만든 multiphosphorylated peptides로한분자내여러개의인산세린잔기 (-Ser(P)- Ser(P)-Ser(P)-Glu-Glu-) 를가지고있어, 용액내의칼슘과인산이온을무정형의칼슘인산형태로안정화시킬수있다. CPP는 25개의칼슘이온과 15개의인산이온과부착하여준안정상태의용액을만들어자체적으로결정핵이형성되는것을막고, 산공격시칼슘과인산이온을방출하여치아표면을칼슘과인산이온으로과포화시켜탈회를억제하고재광화를촉진시킨다고알려져있다 6). 4군저농도불소양치액군은 2군 CPP-ACP 치아크림군과비교시, ΔQ는 4~6일에서유의차가있었지만미세경도값은 4일을제외하고는유의차가없었고, 침식깊이또한유의차가없었다. 이를통해저농도의불소와 CPP-ACP 치아크림은침식예방에유의차가적음을알수있었다. 그러나대조군과비교시, 2군의미세경도, 침식깊이, ΔQ는유의차가없음에반해 4군의미세경도값은 4~6일에서유의차를보였고, 침식깊이와 8

대한소아치과학회지 37(1) 2010 ΔQ도유의차를보였다. 그리고저농도불소양치액과 CPP- ACP 치아크림을모두사용한 6군의 ΔQ가 4군과는유의차가없었고 2군과유의차를보였다. 또한 FE-SEM 상에서 4군은 2군에비해법랑질주간공극이보존되었고무기질소실량이 2 군이더컸음을볼때, CPP-ACP 치아크림군은연화층이쉽게침식되어분화구가빠르게형성되고저농도불소양치액군은연화층의법랑질주간공극의침식지연으로분화구형성을지연시키고있음을유추할수있었다. 이는법랑질주간공극의침식을지연시키는데저농도불소의효과가 CPP-ACP 치아크림보다우세함을의미한다. 이는침식으로연화된표면에저농도불소는 FHAP(Fluorhydroxyapatite) 또는 FAP (Fluorapatite) 와 CaF 2 으로침착되고 34,35), CPP-ACP는 HAP (Hydroxyapatite) 로침착되는데 6), 산에대한용해도는 HAP 가 FHAP, FAP, CaF 2 보다높기때문이다 36). 이번연구에서는법랑질시편에불소양치액을 1회 1분간처리하였는데, 구강내환경처럼획득피막이없어불소를저장할장소가충분하지않아법랑질내부로병합되거나표면에침착된불소양이충분하지않았을것이고, 결과적으로불소양치액의침식예방효과가감소했을것이다. CPP-ACP 치아크림또한이와같은이유로효과가상쇄되었을것으로생각된다. 저농도의불소양치액과 CPP-ACP 치아크림을동시에사용한 6군은 CPP-ACP 치아크림만을사용한 2군과는 2~6일, 저농도불소양치액을사용한 4군과는 3~6일에미세경도에유의차를보였다. 침식깊이도 2군, 4군과각각유의차를보였고 Δ Q는 2군과 2~6일에유의차를보였음을볼때, 저농도의불소양치액과 CPP-ACP 치아크림을동시에사용하는것이단독사용하는것보다는침식예방에효과적임을알수있었다. 이는탈회된법랑질의재광화에저농도불소와 CPP-ACP를동시사용하는것이부가적인효과를보였던것과같은결과다 6,34). 그러나 Lennon 등 2) 은두제품을모두사용한군에서도대조군과유의차가없다고하였다. 3군불소바니쉬군의미세경도, 침식깊이, ΔQ는불소바니쉬와 CPP-ACP 치아크림을동시에사용한 5군을제외한나머지군들과유의차가있었다. 이를통해불소바니쉬의침식예방효과가인공타액, CPP-ACP 치아크림, 저농도불소양치액, 저농도불소양치액 + CPP-ACP 치아크림보다탁월함을알수있었다. Vieira 등 37) 과 Imfeld 38), Sorvari 등 8) 도같은결과를보고하였다. 이는불소바니쉬가첫째, 치아조직과불소약제사이의접촉시간을증가시켜불소흡수와불화칼슘형성을증가시켜불소저장소의역할을하고 4), 둘째, 치아표면에균일하고단단하게침착된불화칼슘은 ph 하강시칼슘, 인산, 불소가용출되어타액과치면에칼슘과인산을공급하며 8), 셋째, 도료자체가산용해도를감소시키고기계적마모에도보호작용을나타내기때문이다 8). FE-SEM 상에서도불소바니쉬는 6일동안의침식에도대부분남아있었고, 도료가탈락한부위에서일부침식이일어났지만시편표면의대부분은매끄러웠다. 침식은재광화에필요한표면하방의병소가없기때문에불화칼슘같은결정층이유일한침식예방법이다. 불화칼슘의용 해도는불화인회석보다낮기때문에산공격동안, 하방의법랑질이공격받기전불화칼슘같은물질이먼저용해된다 13). 불소의보호작용은결정화된불화칼슘염의두께와주로연관이있어구강외실험에서불소는침식진행을감소시키는데제한된효과를갖는다 13). 그러나타액내에서는물이나인산완충용액보다불화칼슘이덜용해된다. 또한불화칼슘같은층은인산염과단백질에흡수되어더욱안정되므로, 초기에충분히결정이형성되었다면몇주후에도구강내에서불화칼슘결정이발견될수있다 13,39). Arends와 Schuthof 40) 는불소바니쉬도포후법랑질 50 μm 까지많은양의불소가지속적으로부착되어있다고보고하였다. 따라서정신적인선호도나직업적이유로산노출을피할수없는침식고위험군에속한이들에게는고농도불소바니쉬가침식예방에더욱효과적이라하였다 40). 이연구에서는불소바니쉬의도료를제거하지않았다. 실제구강에서는바니쉬를바른후에도료를제거하지않기때문이었고, 또 Vieira 등 39) 은무처리한법랑질시편과불소를제거한바니쉬를도포한군에서침식량이많았고불소바니쉬를처리한군과유의한차이를보이므로, 도료자체보다는고농도의불소가침식예방에주로기여한다고보고했기때문이었다. 그런데 FE-SEM에서 1일후에극히일부의바니쉬가탈락했고, 6 일후에도많은양의바니쉬가남아있음을볼때, 도료자체의침식예방능을무시할수는없을것이다. 이번연구는 6일간의단기간예방효과를살펴본것이어서, 도료가모두자연탈락한이후에도남아있는불화칼슘층이얼마나침식예방효과가있는지에대한추가적인연구가필요하다고생각된다. 3군불소바니쉬군과불소바니쉬와 CPP-ACP 치아크림을동시에사용한 5군의침식깊이는유의차가없었고, 미세경도와 ΔQ도유의차가없었음을볼때, 고농도의불소를도포한후에 CPP-ACP 치아크림을도포하는것은부가적인효과가없음을알수있었다. 이는 6일동안불소바니쉬의도료가상당부분남아있어 CPP-ACP 치아크림이법랑질과직접접촉할기회가적었기때문으로생각된다. 따라서고농도불소와 CPP-ACP 치아크림을동시에사용했을때의효과를보기위해서는도료가모두탈락한이후까지추가적인연구가필요하다. 다른군에비해 3군과 5군의효과가탁월했으나, 3군과 5군도매일의 Δ Q는감소했다. 따라서불화칼슘층은초기침식공격으로부터법랑질을보호하지만 13), 반복적으로산에노출되면보호효과가감소함을알수있었다 41). 불소바니쉬를도포한표면에는 polyurethane이경화되면서발생한기포로인해좁은골짜기같은불규칙한면이생기는데 42), 이처럼불규칙한부위의바니쉬는쉽게탈락할수있고, 산공격시이부위에서먼저법랑질침식이일어난다고한다 37). 3군과 5군의 FE-SEM 상에서도도료가불규칙적으로움푹패여나간부분을확인할수있었다. 바니쉬는산이나칫솔질에의해떨어져나갈수있기때문에, 산공격으로부터치아를보호하기위해서는바니쉬를여러번바르거나정기적으로바니쉬를도포해야할것이다. 치아침식증은 ph, 적정산도, pk, 온도, 산의종류및특성, 타액과획득피막의존재, 불소등과같은다양한요소의영향 9

J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 을받는복잡한과정이다 43). 따라서구강외실험에서이러한변수들을모두만족시키기는어려우며구강외실험결과를실제구강환경에서와같이추정하는데는한계가있다. Hall 등 44) 은구강외와구강내환경에서법랑질침식은약한양의상관관계 (r=0.64) 를보였으나, 구강외환경에서침식에대한반응성이더컸다고하였다. 따라서구강외실험의무기물소실량이과대평가될수있음을고려하고자료를평가해야한다. Ⅴ. 결론대표적인항우식제품인 CPP-ACP 치아크림, 불소바니쉬, 저농도불소양치액을치아에도포하는것이단시간탄산음료접촉에의한법랑질의침식을예방할수있는지살펴보고자, 연마한법랑질시편을 6군즉, 인공타액에만담근대조군 (1군), CPP-ACP 치아크림을도포한군 (2군), 불소바니쉬를처리한군 (3군), 저농도의불소양치액을처리한군 (4군), 불소바니쉬와 CPP-ACP 치아크림을처리한군 (5군), 저농도불소양치액과 CPP-ACP 치아크림을처리한군 (6군) 으로나누어항우식제품을바르고 24시간인공타액에보관한후콜라에 1분증류수에 1분씩 5회번갈아처리하였다. 침식정도를관찰하기위해미세경도와침식깊이를측정하였고, QLF를이용하여무기질감소량을평가하기위해안정된형광격자에대한부피형광변화 (ΔQ) 를측정하였으며, 6일간실험을반복하여다음과같은결과를얻었다. 1. 미세경도값은 1군 2군 4군 <6군 <3군 5군순이었다. 2. 평균침식깊이는 5군 3군 <6군 <4군 2군 1군순이었다. 3. ΔQ는 1군 2군 4군 6군 3군 5군순이었다. ΔQ의감소율은 1군과 2군, 4군과 6군, 3군과 5군이각각유사하였다. 4. ΔQ는미세경도와강한양의상관관계를나타냈고 (r=0.96, p<0.05), 침식깊이와는강한음의상관관계를보였다 (r=-0.96, p<0.05). 참고문헌 1. Imfeld T : Dental erosion. Definition, classification and links. Eur J Oral Sci, 104:151-155, 1996. 2. Lennon AM, Pfeffer M, Buchalla W, et al. : Effect of a casein/calcium phosphate containing tooth cream and fluoride on enamel erosion in vitro. Caries Res, 40:154-157, 2006. 3. Fowler C, Willson R, Rees GD : In vitro microhardness studies on a new anti-erosion desensitizing toothpaste. J Clin Dent, 17:100-105, 2006. 4. Amaechi BT, Higham SM : Dental erosion: possible approaches to prevention and control. J Dent, 33:243-252, 2005. 5. 장기택 : 수종음료수의법랑질과상아질침식에관한연 구. 대한소아치과학회지, 24:719-726, 1997. 6. Reynolds EC, Black CL, Cai F, et al. : Advances in enamel remineralization: casein phosphopeptideamorphous calcium phosphate. J Clin Dent, 2:86-88, 1999. 7. Wiegand A, Attin T : Influence of fluoride on the prevention of erosive lesion- a review. Oral Health Prev Dent, 4:245-253, 2003. 8. Sorvari R, Meurman JH, Alakuijala, et al. : Effect of fluoride varnish and solution on enamel erosion in vitro. Caries Res, 28:227-232, 1994. 9. Jeremy R, Theresa L, Barbara C : Pronamel and tooth mousse: an initial assessment of erosion prevention in vitro. J Dent, 35:355-357, 2007. 10. Meurman JH, Frank RM : Scanning electron microscopy study of the effect of salivary pellicle on enamel erosion. Caries Res, 25:1-6, 1996. 11. Gao XJ, Elliott JC, Anderson P : Scanning and contact microradiographic study of the effect of degree of saturation on the rate of enamel demineralization. J Dent Res, 70:1332-1337, 1991. 12. Meurman JH, Frank RM : Progression and surface ultrastructure of in vitro caused erosive lesions in human and bovine enamel. Caries Res, 25:81-87, 1991. 13. Ganss C, Klimek J, Schaffer U, et al. : Effectiveness of two fluoridation measures on erosion progression in human enamel and dentine in vitro. Caries Res, 35:325-330, 2001. 14. Bruun C, Givskov H : Formation of CaF 2 on sound enamel and caries-like enamel lesions after different forms of fluoride applications in vitro. Caries Res, 25:96-100, 1991. 15. Larsen MJ : Prevention by means of fluoride of enamel erosion as caused by soft drinks and orange juice. Caries Res, 35:229-234, 2001. 16. Grenby TH : Methods of assessing erosion and erosive potential. Eur J Oral Sci, 104:207-214, 1996. 17. Pretty IA, Edgar WM, Higham SM : The validation of quantitative light-induced fluorescence to quantify acid erosion of human enamel. Arch Oral Biol, 49:285-294, 2004. 18. Shen P, Cai F, Nowicki A, et al. : Remineralization of enamel subsurface lesions by sugar-free chewing gum containing casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate. J Dent Res, 80:2066-2070, 2001. 19. Eisenburger M, Addy M, Hughes JA, et al. : Effect 10

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J Korean Acad Pediatr Dent 37(1) 2010 Abstract THE PREVENTIVE EFFECT OF COMMERCIALLY AVAILABLE ANTICARIOGENIC PRODUCTS ON ENAMEL EROSION INDUCED BY CARBONATED BEVERAGE IN VITRO Ju-Hyun Song, Young-Jae Kim, Jung-Wook Kim, Ki-Taeg Jang, Chong-Chul Kim, Se-Hyun Hahn, Sang-Hoon Lee Department of Pediatric Dentistry, Graduate School, Seoul National University & Dental Research Institute The aim of this study was to evaluate the preventive effect of commercially available anticariogenic products, specifically, the tooth cream containing Casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate(cpp-acp), fluoride varnish and low-level fluoride mouthrinse on enamel erosion induced by carbonated beverage in a short period of time. Enamel specimens were treated as follows and were then kept in artificial saliva for 24 hours followed by further processing by alternately soaking them in Cola beverage and in distilled water for 1 minute each five times. Group 1: control group (no treatment) Group 2: tooth cream with CPP-ACP Group 3: fluoride varnish (1,000 ppm F) Group 4: low-level fluoride mouthrinse (227 ppm F) Group 5: fluoride varnish + tooth cream with CPP-ACP Group 6: low-level fluoride mouthrinse + tooth cream with CPP-ACP Microhardness and erosion depth were measured and the mineral loss of each specimen was evaluated by measuring the volumetric fluorescence change(δq) against the stable fluorescent grid using quantitative lightinduced fluorescence(qlf). The experiment lasted for 6 days repeated each day. The results were as follows: 1. The microhardness was increased as follows: Group 1 2 4<6<3 5. 2. The mean erosion depth was increased as follows: Group 5 3<6<4 2 1. 3. The ΔQ was increased as follows: Group 1 2 4 6 3 5. The decrement of ΔQ was similar between group 1 and 2, group 4 and 6 and group 3 and 5. 4. The ΔQ showed positive correlation with microhardness (r=0.96, p<0.05), while it was negatively correlated to erosion depth (r=-0.96, p<0.05). Key words : Tooth cream, Fluoride varnish, Fluoride mouthrinse, Microhardness, Erosion depth, Volumetric fluorescence change(δq) 12