ISSN(print) 1226-5012 21(3):215-225, September 2016 < 초청논문 > http://dx.doi.org/10.14479/jkoos.2016.21.3.215 Relationship between the Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans according to Soft Contact Lens Materials and Pigmentation So Hyun Park, So Ra Kim, and Mijung Park* Dept. of Optometry, Seoul National University of Science and Technology Seoul 01811, Korea (Received August 17, 2016: Revised September 5, 2016: Accepted September 7, 2016) Purpose: The aim of this study was to figure out how the characteristics of soft contact lens materials and pigmentation affect the adherence of C. albicans on soft contact lenses pre-deposited with tear constituents. Methods: The adherent number of C. albicans on clear soft contact lenses (hereinafter clear lenses) and circle soft contact lenses (hereinafter circle lenses) made of etafilcon A, hilaiflcon B and nelfilcon A, respectively, was measured before and after the deposition of artificial tear. Also, bacteria adherence on lenses were observed by a scanning electron microscope. Results: Adherence of C. albicans was significantly different according to lens materials. The amount of adsorption was not different between clear lenses and circle lenses made of etafilcon A however, the number of bacteria absorption was bigger in hilafilcon B and nelfilcon A lenses. More absorption of C. albicans was found in the non-pigmented central area compared the pigmented area, and non-pigmented peripheral area has more bacterial absorption than non-pigmented central area. The number of C. albicans decreased in the case that tear protein was pre-deposited. The maintenance of antibacterial activity against C. albicans was different according to lens materials thus, etafilcon A has the longest period of its maintenance. Conclusions: It was revealed that the number of C. albicans was different according to the characteristics of lens materials, pigmentation or non-pigmentation, the pigmented area of soft contact lenses. Thus, it is suggested that the management method should be different according to the adsorption characteristics of C. albicans. Key words: Clear soft contact lenses, Circle soft contact lenses, Material, Pigmentation, C. albicans, Tear protein, Lysozyme, Scanning electron microscope 서론 1960년대에 hydroxyethylmethacrylate(hema) 가개발되었으며, 1970년에는 Otto Wichterle가이를소프트콘택트렌즈재질로이용하여 poly-hydroxyethyl methacrylate (phema) 의형태로중합된소프트콘택트렌즈를개발한이래다양한재질의소프트콘택트렌즈가사용되고있다. [1] 또한이러한재질의다양성뿐만아니라다중커브렌즈, 비구면렌즈, 회절형다초점렌즈와같이디자인이다른렌즈, 시력, 착색여부등과같이콘택트렌즈의기능이다양해지면서각콘택트렌즈표면특성의차이도유발되게된다. [2] 특히, 미용콘택트렌즈의경우는착색공법및착색제의종류에따라렌즈표면의거칠기및표면특성이달라지게된다. [3-6] 써클소프트콘택트렌즈 ( 이하써클렌즈 ) 와같은미용콘 택트렌즈를비롯한소프트콘택트렌즈를 10~30대만착용하는것뿐만아니라노안교정용렌즈의개발로인하여 40~50대에서의착용도증가하고있다. [7] 또한, 2012년도발표에의하면국내뿐만아니라아시아에서콘택트렌즈의사용자중 13% 가미용을목적으로착용하는것으로보고된바있으며 [8-11] 미용을목적으로하는써클렌즈의착용이점차증가하고있는추세이다. [12,13] 하지만써클렌즈의착용연령이낮아지고있으며, 젊은연령층의경우는저가써클렌즈를착용하는빈도가많아 [14] 이로인해부정난시가발생하는써클렌즈신드롬, [15] 동공을가려서생기는시력저하 [16] 등의부작용이보고되고있다. 또한써클렌즈의부작용과착색제와착색공법에의한저산소증및각막의손상등의연관성에대해보고된바있다. [17-19] 써클렌즈에서의착색제위치는렌즈의거칠기에영향 [20] 을미치며, 거칠기는표면에형성되는바이오필름과착용감에영향 [21] *Corresponding author: Mijung Park, TEL: +82-2-970-6228, E-mail: mjpark@seoultech.ac.kr 본논문의일부내용은 2015년도한국안광학회동계학술대회에서포스터로발표되었음. 215
216 So Hyun Park, So Ra Kim, and Mijung Park Table 1. The specification of soft contact lenses tested USAN etafilcon A hilafilcon B nelfilcon A Clear or circle Clear Circle Clear Circle Clear Circle Commercial name 1-Day Acuvue Define New Define Soflens One Day Naturrelle Focus Dailies Manufacturer Johnson & Johnson Baush & Lomb CIBA Vision Water content (%) (@ 3.00 D) 58 59 59 69 Oxygen transmissibility (Dk/t)(@ 3.00 D) 33 11 26 Illuminate HEMA+MA Monomers HEMA+MA HEMA+NVP HEMA+PVA +PVP FDA group IV II II Tinting method BWIC (Beauty-Wrapped-In-Comfort) Micro encapsulation Tinting dye Iron oxide Iron oxide Dual printing Iron oxide black Carbazole violet HEMA: hydroxyethyl methacrylate; MA: methacrylate; NVP: N-vinyl pyrrolidinone; PVP: poly-vinyl pyrrolidone); PVA; poly-vinyl alcohol 을미치게된다. 콘택트렌즈표면의거칠기는써클렌즈뿐만아니라투명렌즈에서도부착되는균수와관련이있다는보고가있다. [22-24] 콘택트렌즈에부착되는균은다양하며균마다병원성이달라식품의약품안전처와미국 FDA에서는콘택트렌즈소독과관련되어살균의대상이되는균은헤르페스 (Herpes simplex) type 1과같은바이러스, 황색포도상구균 (Staphylococcus epidermis), 녹농균 (Psuedomonas aeruginosa), 세라티아균 (Serratia marcescens) 과같은세균뿐만아니라칸디다균 (Candida albicans) 이나아스페기스균 (Aspergillus famigatus) 과같은진균류도포함되어있다. 2006년미국의콘택트렌즈사용자들이진균에감염되었는데원인이감염자 30명중 26명이동일한렌즈보존액을사용하였기때문으로나타났으며, FDA는소프트콘택트렌즈와세척액사용에따른곰팡이균감염사례가늘어나고있고드물기는하지만감염될경우각막을이식해야하는시력상실을유발할가능성이있어콘택트렌즈사용자들의주의가요망된다고발표한바있다. [25,26] Galentino등은 332건의궤양성각막염발생건중 17% 가콘택트렌즈사용과관련이있었다고보고한바있다. [27] 선행연구에서동일재질써클렌즈와투명소프트콘택트렌즈 ( 이하투명렌즈 ) 에서포도상구균의흡착양이상이함을밝힌바있으며, 본연구에서는포도상구균과생존조건및특성이다른칸디다균의소프트콘택트렌즈에대한부착정도를밝혀균간의흡착정도에서의차이를알아보고자하였다. 또한, 칸디다균의흡착에대한소프트콘택 트렌즈재질특성및착색여부의영향을알아보고눈물단백질의균흡착에대한영향에대해알아보고자하였다. 대상및방법 1. 콘택트렌즈국내시판중인고함수비이온성특성을가진 etafilcon A 재질의투명투명렌즈, 써클렌즈및습윤제 (PVP, poly-vinyl pyrrolidone) 가함유된써클렌즈 (Johnson & Johnson 사 ) 와저함수이온성특성을가진 hilafilcon B 재질의투명렌즈및써클렌즈 (Baush & Lomb사 ), 저함수이온성특성을가진 nelfilcon A 재질의투명렌즈및써클렌즈 (CIBA Vision 사 ) 를실험대상으로하였다 (Table 1). 2. 균배양및흡착평가균의흡착은 ISO 14729를기준으로실시하였다. 실험에사용한균은칸디다 (Candida albicans, ATCC 1021) 이었으며, yeast malt agar(yma) 배지를사용하여 37 o C의온도에서 24시간동안배양하였다. 멸균된 plate에 1.0 1.0 5 cfu/ml 의균 10 µl를놓은후렌즈의볼록한부분을 plate 바닥에닿게놓았고, 다시 10 µl의균을렌즈위에올리고 10 분간흡착시켜주었다. 균이흡착된렌즈를각각 5 ml의 PBS(phosphate buffer saline, ph7.4) 가담겨있는 12 well plate에서 3번헹군후여과장치위에올린후 12well plate 에있는멸균 PBS 5 ml를올려 3분동안유지시킨후여과시켰다. 여과시킨렌즈는새 plate에볼록한면이접촉
Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans 217 하도록올린후칸디다균은 YMA 배지를부어굳혔다. 1 일뒤투명및써클렌즈에서자란균수를측정하였다. 3. 인공눈물침착및정량인공눈물은라이소자임 0.18 g, 글로불린 0.18 g, 알부민 0.54 g, 뮤신 0.18 g을 0.01 M 인산완충액 (ph 7.4) 100 ml 에녹여제조하였다. [28] 오염을방지하게위해인공눈물용액은 membrane filter로살균후사용하였다. 콘택트렌즈가담긴튜브에인공눈물 8 ml를각각넣어진탕기 (CR300, FINEPCR, Korea) 를이용하여 50 rpm의속도로실온 20 o C에서 24시간동안인공눈물성분을콘택트렌즈에침착시켰다. 인공눈물성분침착후콘택트렌즈는인산완충액으로 3번세척후인산완충액을 8 ml만으로다시 7일, 14일, 28일동안인공눈물침착조건과동일한조건으로진탕시켰다. 인공눈물에 24시간동안침착시킨렌즈와인공눈물침착후 7일, 14일및 28일동안유지시킨렌즈를 250 µl의추출용매 (SDS 완충용액 :2% sodium dodecyl sulfate, 0.1% dithiothreitol, 0.01 M Tris buffer, ph 8) 에넣은후 95 o C로 15분간가열한후상온에서 20분동안식혀서단백질을추출하였다. 단백질을추출한후 Lowry 방법을이용하여정량하였다. [29] 4. 콘택트렌즈에흡착된균관촬콘택트렌즈표면에균을흡착시킨후 3일동안항온항습조건에서건조시켜주사전자현미경 (VEGA, TESCAN, Vzech) 을이용하여 5000 배율로렌즈에흡착된균을확인하였다. 5. 통계처리결과는평균 ± 표준편차로표시하였고 SPSS 12.0 K를사용하여분석하였다. 콘택트렌즈재질과종류에따른균흡착정도와써클렌즈의투명부와착색부의흡착정도의통계적유의성은독립표본 t-검정 (independent T-test), 인공눈물침착에따른흡착된균수는일원분산분석 (one-way ANOVA) 을실시하여유의성을확인하였으며, p<0.05일경우통계적으로유의한차이가있는것으로판정하였다. 결과및고찰 1. 흡착된균수비교투명렌즈에흡착된칸디다균은 etafilcon A 재질에서 8.92±3.75 cfu/lens, hilafilcon B 재질에서 7.25±3.21 cfu/ lens, nelfilcon A 재질에서 3.93±2.22 cfu/lens이었다. 써클렌즈의경우 etafilcon A 재질에서 9.21±4.31 cfu/lens, 습윤제가함유된 etafilcon A 재질에서 7.70±1.95 cfu/lens, Fig. 1. The colony forming unit of C.albicans on clear and circle soft contact lenses. A. colony per lens, B. colony per area hilafilcon B 재질에서 6.31±3.59 cfu/lens, nelfilcon A 재질에서 3.46±2.43 cfu/lens의칸디다균이흡착되었다. 투명렌즈와써클렌즈모두에서 etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 순으로흡착균수가많았다 (Fig. 1A), 동일면적당흡착균수는투명렌즈의경우 etafilcon A 재질은 0.056±0.024 cfu/mm 2, hilafilcon B 재질에서 0.043 ±0.022 cfu/mm 2, nelfilcon A 재질에서는 0.026±0.020 cfu/ mm 2 이었다. 써클렌즈의경우 etafilcon A 재질은 0.057 ±0.031 cfu/mm 2, 습윤제가함유된 etafilcon A 재질은 0.093±0.028 cfu/mm 2, hilafilcon B 재질은 0.049±0.012 cfu/mm 2, nelfilcon A 재질은 0.044 ±0.031 cfu/mm 2 의균이흡착되었다 (Fig. 1B). 2. 써클렌즈의부분별흡착균수비교써클렌즈의투명중심부와착색부에서의균흡착상태를주사전자현미경을통해알아보았다. Etafilcon A 재질의써클렌즈에서칸디다균이투명중심부에더많이흡착되었고 (Fig. 2), 습윤제가함유된써클렌즈에서도투명중심부에더많이흡착되었다 (Fig. 3). Hilafilcon B 재질의써클렌즈는 microencapsulation 공법으로착색한렌즈이므로표면에착색부가관찰되었으며, 착색부보다투명중심부에칸디다균의흡착이더많은것을볼수있었다 (Fig. 4).
218 So Hyun Park, So Ra Kim, and Mijung Park Fig. 2. The representative pictures of C. albicans adsorption on non-pigmented and pigmented area of circle contact lenses made of etafilcon A taken by SEM( 5000). Fig. 3. The representative pictures of C. albicans adsorption on non-pigmented and pigmented area of circle contact lenses made of etafilcon A with PVP taken by SEM( 5000). Nelfilcon A 재질의 써클렌즈 역시 표면의 착색이 관찰되 었으며 투명중심부에 칸디다균이 더 많이 흡착된 것을 관 찰할 수 있었다(Fig. 5). Etafilcon A 재질 써클렌즈는 염료가 내부에 존재하여
Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans 219 Fig. 4. The representative pictures of C. albicans adsorption on non-pigmented, pigmented and border areas of circle contact lenses made of hilafilcon B taken by SEM( 5000). Fig. 5. The representative pictures of C. albicans adsorption on non-pigmented, pigmented and border areas of circle contact lenses made of nelfilcon A taken by SEM( 5000). 표면상으로는 투명부위와 차이가 없었으나 칸디다균의 흡 부는 0.064±0.042 cfu/mm2, 착색부는 0.008±0.008 cfu/ 착이 투명부위에 더 많았다. Hilaifllcon B 재질과 nelfilcon mm2의 칸디다균이 흡착되었다. Etafilcon A, hilafilcon B, A 재질의 써클렌즈는 염료가 외부로 노출되어 있어 투명 nelfilcon A 재질의 써클렌즈에서 착색부에 흡착된 칸디다 부와 착색부의 차이가 있음을 확인 할 수 있었다. 균 수는 투명중심부의 75.5%, 75.6%, 12.5%에 불과하였 써클렌즈를 투명중심부와 착색부분에서의 단위 면적당 다. 또한 습윤제가 함유된 etafilcon A 재질 써클렌즈의 착 칸디다균 수를 비교하였을 때, etafilcon A 재질 써클렌즈 색부에 흡착된 균 수는 투명중심부의 56.0%였다(Fig. 6A). 2 의 투명중심부는 0.053±0.037 cfu/mm, 착색부는 0.040 2 ±0.026 cfu/mm 이 흡착되었고, 습윤제가 함유된 etafilcon 2 써클렌즈의 투명부를 중심부와 렌즈의 가장 바깥쪽인 주변부로 나누어 단위 면적당 칸디다균 수를 비교하였을 A 재질 써클렌즈의 투명중심부는 0.050±0.027 cfu/mm, 때, etafilcon A 재질 써클렌즈의 투명중심부는 0.053 착색부는 0.028±0.012 cfu/mm2이 흡착되었다. Hilafilcon B ±0.037 cfu/mm2, 투명주변부는 0.095±0.065 cfu/mm2이 흡 재질의 투명중심부는 0.045±0.043 cfu/mm2, 착색부는 착되었고, 습윤제가 함유된 etafilcon A 재질 써클렌즈의 2 0.034±0.032 cfu/mm 이었고, nelfilcon A 재질의 투명중심 투명중심부는 0.050±0.027 cfu/mm2, 투명주변부는 0.083
220 So Hyun Park, So Ra Kim, and Mijung Park Fig. 6. The colony forming number of C. albicans per unit on circle contact lenses. A. non-pigmented central and pigmented areas B. non-pigmented central and peripheral areas ±0.029 cfu/mm 2 이흡착되었다 (p<0.05). Hilafilcon B 재질의투명중심부는 0.045±0.043 cfu/mm 2, 투명주변부는 0.064±0.041 cfu/mm 2 이었고, nelfilcon A 재질의투명중심부는 0.064±0.042 cfu/mm 2, 투명주변부는 0.057±0.047 cfu/mm 2 의칸디다균이흡착되었다 (p>0.05). Etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 재질의써클렌즈에서투명중심부에흡착된칸디다균수는투명주변부의 55.8%, 70.3%, 112.3% 에불과하였다. 또한습윤제가함유된 etafilcon A 재질써클렌즈의투명중심부에흡착된균수는투명주변부의 60.2% 였다 (Fig. 6B). 3. 눈물단백질의침착인공눈물에 1일동안노출시킨 etafilcon A 재질투명렌즈에참착된단백질량은 4732.7±589.1 µg/lens이었으며, 1 일동안노출후 PBS에 7일, 14일및 28일간유지시킨경우흡착된단백질양이다소감소하였다. Etafilcon A 재질의써클렌즈에침착된단백질량은투명렌즈와큰차이가없었으며습윤제가함유된 etafilcon A 써클렌즈를인공눈물에노출시킨경우의단백질량은습윤제가함유되지않은투명및써클렌즈보다더많았다. 인공눈물에 1일동안노출하였을때 hilafilcon B 재질투명렌즈에침착된단 Fig. 7. The amount of tear protein absorbed on soft contact lenses. A. clear lens, B. circle lens 백질량은 129.6±2.4 µg/lens이었고, 인공눈물침착후 7일, 14일및 28일동안 PBS에유지시킨경우에는시간이경과함에따라감소하였다. Hilafilcon B 재질써클렌즈가 1 일동안인공눈물에노출되었을때의침착단백질량은 137.7±4.7 µg/lens로투명렌즈보다다소많았으며, PBS에유지시켰을경우는침착된단백질량이감소하였다. Nelfilcon A 재질투명렌즈가 1일동안인공눈물에노출되었을때의침착단백질량은 21.4±6.3 µg/lens이었으며, 인공눈물에 1일동안침착후 7일, 14일및 28일동안 PBS 에서유지시킨경우는시간이경과함에따라단백질흡착량이감소하는것으로나타났다. Nelfilcon A 재질써클렌즈는 1일동안인공눈물에노출되었을때의단백질침착양이 27.7±2.2 µg/lens로동일재질의투명렌즈에비해다소많았으며, 1일동안인공눈물에침착시킨후 PBS에서 7일, 14일및 28일동안유지시킨경우는단백질침착양이감소하는경향을나타내었으나통계적유의성은없었다 (Fig. 7). 4. 투명렌즈와써클렌즈에서의눈물단백질과흡착균수와의상관관계차이눈물단백질이침착된투명및써클렌즈에서의흡착칸디다균수변화를알아보기위해 1) 인공눈물에노출되지않은렌즈, 2) 인공눈물에 1일노출시킨렌즈, 인공눈물에
Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans 221 1일노출후각각 3) 7일, 4) 14일, 5) 28일동안 PBS에서유지시킨렌즈에서의칸디다균수를비교하였다. Etafilcon A 재질의투명렌즈를인공눈물에침착시키지않았을때는 8.92±3.75 cfu/lens, 1일침착시킨경우 4.38 ±2.70 cfu/lens의칸디다균이침착되었으며, 1일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 28일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아졌다. Hilafilcon B 재질에서는인공눈물에침착시키지않았을경우칸디다균의수는 7.25±3.21 cfu/lens, 1일침착시킨경우 3.79±1.62 cfu/lens였으며, 1일침착후경과시간이증가할수록흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 14일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아져 etafilcon A 재질보다눈물단백질의항균력이더짧았다. Nelfilcon A 재질에서는인공눈물을침착시키지않은투명렌즈의경우 3.93 ±2.22 cfu/lens로흡착균수가가장적었으며, 1일침착시킨경우 2.89±1.78 cfu/lens의칸디다균이침착되었으며, 1 일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), hilafilcon A 재질과마찬가지로 14일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아졌다. 써클렌즈의경우도투명렌즈와비슷한양상을보였다. Etafilcon A 재질의써클렌즈에흡착된칸디다균은인공눈물침착시키지않은경우 9.21±4.31 cfu/lens, 1일침착시킨경우 5.04±1.11 cfu/lens로투명렌즈보다칸다다균의흡착수가더많았으며, 1일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 14일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아져투명렌즈보다눈물단백질의항균력유지효과가더적었다. 습윤제가함유된 etafilcon A 재질의써클렌즈는인공눈물을침착시키지않은경우 7.70±1.95 cfu/lens, 1일인공눈물침착시킨경우 5.00±1.78 cfu/lens으로습윤제가포함되지않은 etafilcon A 재질보다흡착된칸디다균수가더많았으며. 1일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 14일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아졌다는점에서는습윤제가포함되지않은 etafilcon A 재질과다른양상을보였다. Hilafilcon B 재질의써클렌즈에서인공눈물침착전의흡착칸디다균수는 6.31±3.59 cfu/ lens로동일재질투명렌즈보다흡착균수가적었으며, 1 일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 28일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더 Fig. 8. Changes in the colony forming unit of C. albicans on soft contact lens after 1 day-treatment of artificial tear and further incubation in PBS for 7, 14 and 28 days. A. etafilcon A B. hilafilcon B C. nelfilcon A 많아져투명렌즈보다눈물단백질의항균력유지효과가더컸다. Nelfilcon A 재질써클렌즈에서는인공눈물에침착하지않은렌즈는 2.64±2.50 cfu/lens로동일재질투명렌즈보다흡착균수가적었으며, 1일침착후경과시간이증가함에따라흡착균수가통계적으로유의하게증가하였으며 (p<0.001), 7일경과후에는인공눈물이침착되지않았을때보다흡착균수가더많아져투명렌즈보다눈물단백질의항균력유지효과가더적었다 (Fig. 8). 칸디다균은 etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 재질의
222 So Hyun Park, So Ra Kim, and Mijung Park 순으로적게흡착되었다. Onurdağ FK 등 [30] 의 FDA I그룹인 polymacon, lotrafilcon 재질, II그룹인 hilafilcon B 재질, IV그룹인 ocufilcon D, etafilcon A 재질에흡착된박테리아와진균의비교, Imamura Y 등 [31] 의진균인푸사리움과칸디다균의비교연구에서 FDA I그룹인 galyfilcon A, lotrafilcon A, polymacon 재질, II그룹인 alphafilcon A, III 그룹인 balafilcon A, IV그룹인 etafilcon A 재질로연구한결과모든재질에서다른균들에비해칸디다균이더적게흡착되었으며, 포도상구균을대상으로한본연구진의선행연구결과와비교하여볼때 [24] 콘택트렌즈재질특성에따른흡착양상은비슷하였으나흡착양은진균인칸디다균이더적은것을확인할수있었다. Etafilcon A 재질과습윤제 (PVP) 가함유된 etafilcon A 재질써클렌즈에서의균흡착량을비교하였을때 etafilcon A 재질에서칸디다균의흡착량이 116.3% 로더많았다. 칸디다균의흡착은 etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 순으로나타나재질별차이가통계적으로유의하였다. 포도상구균의투명및써클렌즈의참착양상을연구한박등 [24] 의연구에서포도상구균이칸디다균에비해더많은양이렌즈에흡착되었으나 etaiflcon A 재질에포도상구균의흡착량이 119.4% 로습윤제가합유된 etafilcon A 재질보다더많았으며, etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 재질순의포도상구균흡착양상을보이는것으로나타나재질에따른균의흡착양상은본연구의칸디다균과비슷한경향을보였다. Imamura Y 등 [31] 의연구에서도본연구와같이 etafilcon A 재질의렌즈에가장많이칸디다균과푸사리움이흡착이되며 Simmons RB 등 [32] 은친수성폴리머에칸디다균의흡착은렌즈기질의침투로이어진다고보고하였다. Fleming A, [33] Leitch EC [34] 이보고한라이소자임의항균력, Tobgi RS 등, [35] Samaranayake YH 등 [36] 의칸디다균에대한항균력이보고된것과같이본연구에서도고함수이온성인 etafilcon A 재질의렌즈에항균단백질인라이소자임및글로블린이가장많이침착됨으로인해흡착된균수의감소정도가가장컸던것으로보인다. Fukazawa Y 등 [37] 의연구에서글로불린이칸디다균에대한항균력을가진다고한것처럼라이소자임뿐만아니라눈물에포함되어있는다른항균단백질도영향을미쳤을것으로보인다. 본연구에서는콘택트렌즈의투명중심부와착색부, 투명중심부와투명주변부의칸디다균흡착을비교해보았으며착색부의균흡착이대부분의경우가장적었으며, 투명중심부보다투명주변부의균흡착이더많다는것을밝혔다. Imamura Y 등 [31] 이균의생체막이중심부와주변부에따라차이가있으며렌즈디자인과연관이있을 것이라고보고한바있으며본연구에서도써클렌즈의투명부중중심부와주변부의칸디다균흡착량이주변부에서가장많은것으로나타나균흡착이착색제의영향보다디자인의영향을더많이받는것을알수있었다. 본연구에서사용한렌즈의엣지디자인이 knife edge(infinity edge)design, chisel edge design, round edge design 등다양하다. 이러한디자인의미세한차이가칸디다균의흡착에영향을미치는지에대해서는추후더연구되어야할필요가있다. 투명렌즈의표면을원자현미경 (atomic force microscopy) 으로관찰한결과 hioxifilcon-based, omafilcon A, nelfilcon A, ocufilcon B, senofilcon A, comfilcon A 재질의표면거칠기와균흡착의상관관계가있다는 Giraldez MJ 등 [38] 의선행연구가있었다. 또한, 렌즈의거칠기는재질뿐아니라써클렌즈의투명부분과써클부분에서도차이가나는데이는균의흡착에도영향을주는것으로보고된바있다. [39] 주사전자현미경을통해렌즈의착색방법에따라절단면과표면을관찰하였을때 Lorenz 등 [20] 은 sandwich 공법으로만들어진 etafilcon A 재질의렌즈는거칠기측정값인 RMS(root mean square) 값이전면의착색부는 6±2 nm, 투명부는 5±1 nm로측정되었으며, embedded 공법으로명시되어있는 hilafilcon B 재질은전면의착색부는 39±16 nm, 투명부는 11±3 nm으로착색부와투명부의거칠기에차이가있었고, 그외의렌즈들은모두착색부의거칠기가투명부보다높게나왔으며, 착색제의위치가전면부에가까울경우전면부의투명부, 후면부에가까울경우후면부의투명부의거칠기도높게나온다고보고하였다. 반면, Ji 등 [39] 은투명렌즈에서 13.33±1.33 nm, 써클렌즈에서는 64.00±12.93 nm로투명렌즈와써클렌즈의거칠기차이가초기균의흡착에영향을미친다고보고한바있다. 본연구의 ( 주사전자현미경 ) 사진의결과 sandwich 공법인 etafilcon A 재질의써클렌즈에서는착색제로인한거칠기가보이지않았으며, 반면 embedded 공법이라명시되어있지만착색제로인한표면거칠기가나타나거나 fully integrated 공법으로착색된렌즈또한표면의착색제분포로인한거칠기가확인된것으로보아착색제로인한균의흡착등에영향을줄것이라생각되어진다. 하지만주사전자현미경을통하여균의흡착을관찰한결과착색부보다투명부에균의흡착량이더많았으며, 본실험결과값과동일한양상으로보아표면의거칠기는초기의균흡착에영향을미치지만진균의흡착과정을가역적인과정, 비가역적인과정으로크게두가지로보았을때두번째단계인비가역적인흡착과정에서점액성다당류 (exopolymer) 를분비하여진균과렌즈표면, 진균과진균간의비가역적인생물막 (biofilm) 을형성한후에는거칠기는균의흡착에영향을
Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans 223 적게미칠가능성이있다고사료된다. [39] 또한, 동일재질이지만습윤제포함여부에따라서칸디다균의흡착정도가달라지는것으로보아단순히거칠기만이진균의흡착에영향을미치는요인은아닐것으로보인다. 결론본연구에서는소프트콘택트렌즈재질특성및착색여부가칸디다균의흡착에미치는영향과눈물단백질의변성에따른균의흡착양상변화를알아보았다. 콘택트렌즈의재질에따른칸디다균의흡착은 etafilcon A( 고함수, 이온성 ), hilafilcon B( 고함수, 비이온성 ), nelfilcon A( 고함수, 비이온성 ) 순으로나타난것으로보아고함수, 이온성인렌즈에칸디다균의흡착양이더많으며, 표면의특성이고함수, 비이온성으로유사하여도모노머의특성에따라균흡착정도가달라짐을알수있었다. 또한, etafilcon A 재질써클렌즈에서습윤제함유여부에따라서도칸디다균의흡착양에차이가있어습윤제가함유된재질에서균의흡착양이더많았다. 투명렌즈와써클렌즈에흡착된균수비교에서는 etafilcon A 재질은투명렌즈와써클렌즈간의칸디다균의흡착량차이가거의없었고, hilafilcon B 및 nelfilcon A 재질은투명렌즈에서의칸디다균흡착량이더많았으며 nelfilcon A 재질의경우는써클렌즈의경우가 1.7배더많았다. 써클렌즈를투명부와착색부로구분하여비교하였을경우착색부보다투명부에흡착된균수가더많아동일렌즈내에서도착색여부에균의흡착은렌즈의재질에영향을가장많이받는것으로나타났다. 항균단백질이콘택트렌즈에서활성이유지되는시간은재질마다차이가있었다. Etafilcon A 재질에서침착후 28일경과하였을경우, hilaiflcon B 재질에서는침착후 7 일경과하였을경우, nelfilcon A 재질에서는침착후 14 일경과하였을경우에인공눈물에침착전과비슷한수의칸디다균이흡착되어렌즈재질에따라눈물단백질의항균력유지에차이가있는것으로나타났다. 본연구에서는칸디다균의흡착정도와감염에대한인체내방어작용이렌즈재질에따라달라질수있음을밝혔다. 감사의글본연구는 2016년서울과학기술대학교교내학술연구비로수행되었습니다. REFERENCES [1] Korean Optometric Association. Gallup Korea : National contact lens utilization in the first half of 2015, 2015. http://www.optic.or.kr/cate_03/eopticnews.asp?nmode=view &OnsSeq=2686&search_type=4(02 December 2015). [2] Ruben M, Guillon M. Contact lens practice, 1st Ed. London: Chapman & Hall, 1994:667-720. [3] Jung MA, Lee HJ. Survey on cosmetic color contact lens wear status of middle school, high school and college students. Korean J Vis Sci. 2013;15(4):439-446. [4] Quinn MH, Atkins BL. Pearlecent contact lens. U.S. Patent 6196683, 2001. [5] Lee HM, Kim JK, Cho TS. Antimicrobial hydrogel contact lens containing alginate. Bull Korean Chem Soc. 2011;32(12):4239-4243. [6] Lee S, Park M, Kim SR. The difference in tear film stability between normal and dry eyes by wearing clear and circle contact lenses made of the same materials. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2016;21(1):11-21. [7] OnurdağFK, Ozkan S, Ozgen S, OlmuşH, Abbasoğlu U. Candida albicans and Pseudomonas aeruginosa adhesion on soft contact lenses. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2011;249(4):559-564. [8] Giraldez MJ, Resua CG, Lira M, Oliveira ME, Magariños B, Toranzo AE et al. Contact lens hydrophobicity and roughness effects on bacterial adhesion. Optom Vis Sci. 2010;87(6):E426-E431. [9] Chan KY, Cho P, Boost M. Microbial adherence to cosmetic contact lenses. Cont Lens Anterior Eye. 2014;37(4): 267-272. [10] Suwala M, Glasier MA, Subbaraman LN, Jones L. Quantity and conformation of lysozyme deposited on conventional and silicone hydrogel contact lens materials using an in vitro model. Eye Contact Lens. 2007;33(3):138-143. [11] Sariri R, Tighe B. Effect of surface chemistry on protein interaction with hydrogel contact lenses. Iran Polym J. 1996;5(4):259-266. [12] Norde W. Adsorption of proteins from solution at the solid-liquid interface. Adv Colloid Interface Sci. 1986; 25(4):267-340. [13] Subbaraman LN, Borazjani R, Zhu H, Zhao Z, Jones L, Willcox MD. Influence of protein deposition on bacterial adhesion to contact lenses. Optom Vis Sci. 2011;88(8): 959-966. [14] Lee JS, Hahn TW, Choi SH, Yu HS, Lee JE. Acanthamoeba keratitis related to cosmetic contact lenses. Clin Exp Ophthalmol. 2007;35(8):775-777. [15] Bucci FA Jr, Evans RE, Moody KJ, Tanner JB, Capozza RC, Klyce SD. The annular tinted contact lens syndrome: corneal topographic analysis of ring-shaped irregular astigmatism caused by annular tinted contact lenses. CLAO J. 1997;23(3):161-167. [16] Spraul CW, Roth HJ, Gäckle H, Lang GE, Lang GK. Influence of special-effect contact lenses (Crazy Lenses) on visual function. CLAO J. 1998;24(1):29-32. [17] Kim SR, Kang U, Seo BM, Park M. A study on dye elu-
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Deposition of Tear Constituents and the Adherence of Candida albicans 225 소프트콘택트렌즈재질과착색에따른눈물성분침착과칸디다균흡착의상관관계 박소현, 김소라, 박미정 * 서울과학기술대학교안경광학과, 서울 01811 투고일 (2016 년 8 월 17 일 ), 수정일 (2016 년 9 월 5 일 ), 게재확정일 (2016 년 9 월 7 일 ) 목적 : 본연구에서는소프트콘택트렌즈의재질특성과착색여부가눈물성분이침착된소프트콘택트렌즈에칸디다균흡착에미치는영향을알아보았다. 방법 : Etafilcon A, hilafilcon B, nelfilcon A 재질의투명소프트콘택트렌즈와써클소프트콘택트렌즈를대상으로하여인공눈물에침착시키기전과후의흡착균수를측정하였다. 또한, 주사전자현미경을통해렌즈에흡착된균을관찰하였다. 결과 : 칸디다균의흡착은콘택트렌즈재질에따라통계적으로유의하게차이가있었다. Etafilcon A 재질에서는투명소프트콘택트렌즈와써클콘택트렌즈간균흡착양차이가없었으며, hilafilcon B 및 nelfilcon A 재질에서는써클소프트콘택트렌즈에흡착된균수가다소많았다. 투명중심부와착색부를비교하였을때투명중심부에칸디다균흡착이더많았으며, 투명중심부와투명주변부를비교하였을때투명주변부에서의균흡착양이더많았다. 눈물단백질이침착되었을경우흡착된칸디다균의수가감소하였으며눈물단백질의칸디다균에대한항균력유지는재질에따라차이가있어 etafilcon A 재질렌즈에서유지기간이가장길었다. 결론 : 본연구에서는소프트콘택트렌즈의재질특성, 착색여부및부위에따라흡착되는칸디다균수가달라진다는것을밝혔으며, 칸디다균의흡착특성에따라관리방법을달리해야할것을제안한다. 주제어 : 투명소프트콘택트렌즈, 써클소프트콘택트렌즈, 재질, 착색, 칸디다균, 눈물단백질, 라이소자임, 주사전자현미경