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ISSN : 0376-4672
전통적인 치주질환의 치료는 외과적 또는 비외과 적 접근을 통하여 임상지수들을 개선하고 질환의 진행을 멈추게 하는 방법을 사용하여 왔으나, 이러 한 치료는 원래의 조직으로 회복되는 치주조직의 재생(regeneration)이 일어나는 것이 아니라 단지 조직의 회복(repair)에 그치는 결과를 나타내었다1,2). 1976년 Melcher에 의해 치주조직의 구획화 (compartmentalization) 개념, 즉 치주결체조직은 치은연조직, 치주인대, 백악질 및 치조골로 구성되 어 있으며, 진정한 의미의 치주조직의 재생을 위해 서는 상피가 배제되고 치주인대로부터 기원한 세포 들이 창상을 차지해야 한다고 제안하였다3)(그림 1). 1980년대에 이르러 창상치유기전에 대한 이해 의 증진과 Melcher의 구획화 이론 등을 근거로 차 폐막을 이용한 이른바 조직유도재생술(guided tissue regeneration)이 도입되게 되어 치주인대, 치 조골 그리고 백악아세포들에 의한 조직재생이 가능 하게 되었다. 이 술식의 도입은 기존의 절제위주의 치주치료에서 재생을 추구하는 치주치료로 그 패러 다임의 변화를 가져왔을 뿐 아니라, 치주치료에 생 체재료를 적극 적용하게 됨에 따라 차폐막, 골 대 체물질 또는 임프란트를 중심으로 하는 생체재료의 개발 및 임상적용을 촉발시키는 계기가 되었으며, 1980년대의 이러한 변화는 최근 국내외 여러 연구 자들에 의해 시도되고 있는 조직공학적 기법을 활 용한 치주조직재생술식 개발의 밑거름이 되었다4-6). 불활성 물질인 생체재료가 신체 내에 그 기능을 제대로 발휘하기 위해서는 기본적으로 생체적합성 이 우수해야 하고, 나아가 창상의 치유능력을 촉진 할 수 있어야 한다. 이러한 목적으로 최근 들어 생 체재료 표면에 단백질, 펩타이드 등을 부착시켜 적 합성과 치유능을 향상시키려는 시도들이 진행되고 있으며, 이러한 분야를 이른바 생체모방학 (biomimetics) 이라고 한다. 이 분야를 이해하기 212 대한치과의사협회지 제45권 제4호 2007 임상가를 위한 특집 K o r e a n D e n t a l A s s o c i a t i o n 펩타이드로 표면 처리된 생체재료의 개발 서울대학교 치의학대학원 치주과학교실, 지능형생체계면공학연구센터(IBEC) 부교수 구 영 이 원고는 한국과학재단, 과학기술처 지정 우수연구센터(ERC) 지능형생체계면공학연구센터(IBEC)의 지원에 의한 것임. 대한치과의사협회지 제45권 제4호 2007 213 ■ 펩타이드로 표면 처리된 생체재료의 개발 위해서는 우선 창상치유의 개념과 세포-세포외기질 (Cell-ECM)의 관계에 대한 이해가 선행되어야 할 것이다.
골유합의 개념이 소개된 이래 현재 임플란트를 이용한 보철치료는 상실된 치아를 대체하기 위한 예지성 높은 치료방법으로 치과에서 필수적인 치료 목록의 하나가 되었다. 임플란트의 장기적 성공률 은 시술부위의 골조직 상태, 즉 골질과 골량에 의 해 좌우되며, 특히 상악구치부를 포함하여 골질이 불량한 부위에서 기계절삭면(machined surface)을 가진 임플란트 사용시 비교적 높은 실패율이 보고 되었다. 이러한 이유로 골질이 불량한 부위에서 성공률을 높이고 또한 골유합에 필요한 치유기간을 단축하기 위한 임플란트 표면처리에 관해 많은 연구가 이루 어져 왔으며, 이러한 표면처리법은 골유합에 최적 의 표면조도(surface roughness)와 구조를 가진 임 플란트 표면을 형성하는 방법과 임플란트 표면을 생체활성의 물질로 코팅하는 방법의 두 가지의 범 주로 나눌 수 있다. Acid etching, grit-blasting에 의해 마이크론 단위의 표면거칠기가 부여된 임플란 트 는 bone-implant contact과 biomechanical anchorage를 증진하여 기계절삭면을 가진 임플란 트와 비교시 불량한 골조직 환경에서도 비교적 높 은 성공률을 나타낸다. 마이크론 수준에서 상대적 으로 거친 표면은 임플란트의 표면적을 증가시키 고, 골형성 세포의 분화를 촉진하여 결과적으로 임 플란트의 골형성에 유리한 환경을 제공하는 것으로 알려졌다. 임플란트의 골유합에 가장 적합한 표면 조도에 관해서 현재까지 명확히 규정되지는 않았지 만, Wennerberg등은 blasting에 의해 처리된 표면 일 경우 1-1.5㎛의 평균표면조도(Ra)가 골유합에 최적이라고 제시하였다. 하지만 sandblasted/acid etching, titanium plasma spraying에 의해 형성된 임플란트는 Wennerberg에 의해 제시된 Ra값의 범 위를 넘어선 경우에서도 Ra값의 증가에 따라 골조 직과의 부착강도도 증가하는 것으로 나타나 blasted surface이외의 다른 임플란트에도 이러한 개념이 동일하게 적용되지는 않는 것으로 보고되었다. Osseointegration을 증진하는 새로운 임플란트 표면의 개발 -칼슘이온이 결합된 나노구조의 타이타늄 산화막표면 임플란트의 평가- 경북대학교 치의학전문대학원 치주과학교실 조교수 박 진 우 K o r e a n D e n t a l A s s o c i a t i o n 임상가를 위한 특집 218 대한치과의사협회지 제45권 제4호 2007 임상가를 위한 특집 K o r e a n D e n t a l A s s o c i a t i o n 골유합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활 성(bioinertness)의 타이타늄과 골조직과의 능동적 인 반응을 이루기 위해 생체활성의 표면을 부여함 으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법 이 이용된다. 생체불활성의 타이타늄과 타이타늄 합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므 로, 골조직 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생 체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 plasma spraying에 의한 hydroxyapatite코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 하지만 코팅 층의 불균질한 결정조성, 코팅과 타이타늄 계면의 residual stress, 기계물리적 성질의 취약성 등과 함 께 타이타늄 표면에서 코팅이 탈락할 수 있다는 잠 재적인 문제점을 지니며, 특히 상대적으로 골질이 치밀한 부위에서는 사용이 제한된다. 임플란트의 surface topography(표면지형)와 chemistry는 골유합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이다. 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특 성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포 반응 을 유 도 하 고 , 골 유 합 후 골 조 직 과 의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표 면조도와 표면구조를 유지하면서, 부가적으로 골조 직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성 분을 부여하여 골유합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 이루어지고 있다. Ion implantation, 알칼리처리, 양극산화법을 포함한 전기화학적 처리법 등에 의해 칼슘, 불소 이온 등 의 성분과 다공성의 결정성 타이타늄 산화막표면을 부여하는 화학적 표면처리법과 세포부착을 증진하 는 펩타이드와 bone morphogenetic protein같은 biomolecule의 결합을 통해 임플란트 주위의 골조 직 반응을 향상시킬 수 있는 것으로 보고되었다. 특히 최근의 연구에서 칼슘이온이 결합된 산화막은 시험관적 실험에서 골형성 세포의 부착과 전개, 증 식을 촉진하고 생체에서 골조직과의 생화학적 결합 (biochemical bone bonding)을 이루고 초기 골형 성 반응을 개선하는 것으로 알려졌다. Plasma spraying이나 기타의 표면처리법에 의해 형성된 마 이크론 단위의 두께를 가지는 세라믹 코팅층과는 달리 타이타늄의 우수한 기계적 성질과 전처리법에 의해 형성된 마이크론 단위의 표면특성을 보존하면 서, 생체활성의 칼슘이온이 결합된 산화막층의 적 용은 surface topography와 chemistry의 결합이라 는 관점에서 골유합에 상승효과를 나타낼 수 있는 새로운 표면이 될 수 있을 것이다. 이러한 개념으 로 본 교실에서 향후 차세대 임플란트 표면처리법 의 하나로 연구중인 칼슘이 결합된 나노구조의 타 이타늄 산화막층을 가진 임플란트의 특성과 향후 전망에 관해 소개하고자 한다.
치주 치료의 최종 목적은 진행되는 치주 질환의 증상을 제거하는 것뿐만 아니라 이미 파괴된 지지 조직을 기능적으로 재생시키는데 있다. 치주조직의 재생이란 염증으로 인해 파괴된 치조골(齒槽骨, alveolar bone), 치주인대, 백악질 및 치은을 포함하 는 치아지지조직들이 구조적, 기능적으로 새롭게 형성되는 것을 의미한다. 현재 임상에서는 파괴된 치조조직의 재생을 위해 골 이식술과 조직유도 재 생술(GTR) 등이 주로 행해지고 있다. 골 이식의 종류는 자가골 이식, 동종골 이식, 이 종골 이식, 골 대체물과 합성골 이식 등으로 나눌 수 있으며 이식 재료를 선택하는 데에는 몇 가지 고려사항이 있다. 즉, 생체적합성, 결과 예측성, 임 상적 실행 가능성, 최소한의 수술 횟수 및 치료 후 후유증 등의 여러 가지가 있으나 이상의 모든 조건 을 만족시키는 이식재를 찾는다는 것은 현재 매우 어렵다. 자가골 이식의 경우 치조골 결손 부위에서 임상적으로 성공적인 결과를 나타내고 있으나, 부 가적인 수술의 필요성, 골 유착, 치근 흡수, 큰 결손 부의 경우 충분한 양을 얻을 수 없다는 등의 제한 점이 있다. 동종골 또는 이종골 이식의 경우 광범 위한 골결손 부위에 이식하기가 적합하고 환자에게 추가적인 외상을 주지 않는다는 장점이 있으나, 질 병 전염의 가능성과 이식 항원에 대한 거부반응이 나타날 우려가 있으며 이런 원인에 의한 실패는 원 인규명이 쉽지 않다. 합성골 이식재는 골재생을 위 한 공간 형성을 주목적으로 개발되어서 골형성 능 력이 의문시되고 있으며, 재료 사이로 결합조직이 증식할 수 있는 충전재로서만 주로 작용하고 있다. 또한 근래에는 골이식재 뿐만 아니라, 치주조직 재 생과 관련된 세포의 증식과 분화를 조절하는 BMP, PDGF, IGF, VEGF 등과 같은 성장인자(Growth Factor)에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 위와 같이 치주조직 재생을 위해서는 여러 방법들 이 사용되고 있으며, 조직 재생을 위한 최선의 재 료와 기술은 아직도 개발 중인 상황이다.
최근 치과계의 화두 중 하나는 심미성이다. 삶의 질적 수준이 높아지면서, 치과질환으로 상실된 치 아와 치주조직을 단순히 생리적, 기능적으로 회복 할 뿐만 아니라 심미적으로 회복하는 것에 대한 환 자의 관심과 기대치가 높아지고 있다. 이에 부합하 여 치과의사들이 치료의 중점을 심미성에도 두고 있는 것이 치과계의 경향이다. 무치악 부위에 대한 회복을 위해 임프란트 시술이 많이 행하여 지는데, 기능성 회복뿐 아니라 심미성을 위해서는 골유도재 생술 등의 술식도 함께 시행해야 한다. 따라서 이 러한 술식들에 대한 관심이 높아지면서 치주조직재 생에 대한 활발한 연구와 실험들이 진행되고 있다.치주조직의 재생이란 치주질환 등에 의해 상실된 부착 기구들이 치주조직 재생능력을 가지고 있는 치 주인대 조직의 분화에 의해 신생 골, 신생 백악질을 형성하고 새로운 치주인대 섬유가 수직으로 매입되 어 구조적, 기능적으로 재형성된 치유 형태이다. 현 재 치주조직의 재생을 위해 여러 가지 골 이식술, 차단막과 성장 인자 등을 이용한 치주 조직 유도 재 생술이 행해지고 있으며, 이 술식의 효과를 극대화 하기 위해 많은 연구와 실험이 행해지고 있다.
매복치의 발생원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않 고 있으나 유치 치근의 흡수지연, 외상, 맹출 순서 의 이상, 공간부족, 비타민D의 결핍 등의 다양한 원 인에 의해 발생하며1), 심미적 기능적 문제를 야기 할 뿐만 아니라 인접치의 치근흡수를 야기할 수 있 으므로 가급적 빠른 처치가 요구된다2-4). 치아의 매 복 또는 부분 맹출을 주소로 내원하는 환자의 처치 는 외과적으로 매복치를 노출시켜 견인을 위한 교 정장치를 부착한 후 견인하는 것이 일반적인 방법 이다4,5). 매복치 견인은 고정식 또는 가철식 교정장 치를 이용한다. 가철식 장치는 환자의 협조에 의존해야 하고 elastic의 사용으로 인한 간헐적인 힘의 적용을 특 징으로 한다. 환자의 협조에 의존하지 않고 약하고지속적인 견인력을 적용하여 원하는 치아의 이동을 얻기 위해서 정교한 고정식 교정장치가 유리하다6). 저자들은 환자의 협조없이 지속적인 정출력의 적용 이 가능하도록 본과에서 고안한 modified Nance appliance를 이용하여 매복치를 치료하여 양호한 결과를 얻을 수 있었다.