Silver diamine fluoride가 타액 생물막과 치아의 물리적 특성에 미치는 영향

Abstract

1. 목적

치아우식은 소아에서 주된 만성질환 중 하나로, 치료하지 않은 치아우식은 통증 및 치성감염을 유발할 수 있으며, 아동의 성장과 삶의 질에도 영향을 줄 수 있다. 최근 치과 치료를 받기 힘들거나 접근이 힘든 환자에 있어서 우식병소의 통상적인 수복 대신 병소를 정지시키는 것이 추천되었다. 이를 위해 치아우식의 정지에 효과적이고, 저렴한 비용으로 도포할 수 있는 silver diamine fluoride (SDF)를 사용하는 것이 제안되었다. SDF는 항미생물효과를 보이며, 치아의 재광화를 촉진하고 탈회를 억제하며, 상아질의 교원질이 분해되는 것을 억제하는 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. SDF의 항미생물효과와 SDF 도포시의 치아의 물리적 특성 변화에 대해서 연구한 논문들이 존재하나, 제한된 종류의 미생물을 이용하여 실험을 진행하였으며, 유치에 도포했을 경우에 대한 연구가 부족하다. 따라서 이 연구는 우식원성의 타액 생물막을 이용하여 SDF의 항미생물효과를 평가하고 SDF가 유치의 물리적 특성에 미치는 영향에 대해 평가하고자 시행되었다.

2. 방법

세균이 제거된 타액을 이용하여 8-well glass chamber와 12-well polystyrene plate에 획득피막과 유사한 타액막을 형성하였다. 세균이 포함된 혼합타액과 자당이 포함된 brain heart infusion 배양액을 혼합하여 배지를 만든 후 Streptococcus mutans ATCC 25175를 첨가하여 타액 미생물이 포함된 배지를 제작하였다. 이를 타액으로 코팅된 8-well glass chamber와 12-well polystyrene plate에 접종하고 배양하여 우식원성의 타액 생물막을 형성하였다. SDF가 우식원성의 생물막에 미치는 영향을 평가하기 위해 타액 생물막이 형성된 12-well polystyrene plate에 SDF를 처리한 후 집락형성단위(CFU)를 측정하였다. 또한 8-well glass chamber에 형성된 타액 생물막에 SDF를 처리한 후 live/dead staining kit를 이용하여 염색하고 공초점레이저주사현미경으로 관찰하였다. 치아에서의 항미생물효과를 평가하기 위해 유치 법랑질과 상아질 시편의 실험군에 SDF를 처리한 후 12-well polystyrene plate에 타액 미생물이 포함된 배지와 치아 시편을 넣고 배양하여 치아 시편 상방에 생물막을 형성하였다. 대조군은 SDF를 처리하지 않고 동일한 과정을 진행하였다. 이후 실험군과 대조군의 생물막 CFU를 측정하고, 배지의 CFU 또한 측정하였다. SDF가 치아의 물리적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 치아 시편의 미소경도와 표면 거칠기를 측정하였다.

3. 결과

타액 생물막에 SDF를 처리한 경우, 전체 미생물과 S. mutans가 시간 경과에 따라 유의하게 감소되었다(p < 0.001). 공초점레이저주사현미경으로 관찰 시 생물막 내 죽은 세포가 시간 경과에 따라 점차 증가되었다. 치아 시편에 SDF를 도포한 후 우식원성의 생물막을 배양한 결과, SDF 도포시 생물막의 형성이 저해되는 것으로 나타났다(p = 0.029). 법랑질 시편과 상아질 시편을 이용한 실험 모두에서 배지의 플랑크톤 미생물 또한 증식이 억제되었다(p = 0.029). 법랑질과 상아질 시편에 SDF를 처리한 경우 시편의 미소경도가 증가하였다(법랑질 : p = 0.028, 상아질 : p = 0.002). 법랑질 시편에서는 SDF 도포시에 표면 거칠기가 유의하게 감소되었다(p = 0.002). 이번 연구 결과 SDF가 뛰어난 항미생물효과를 보이며, SDF 처리시 치아우식 병소가 경화됨을 확인할 수 있었다. SDF의 이러한 효과들로 인해 임상에서의 항우식효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

1. Objectives Dental caries is one of the most common chronic diseases in children. Untreated caries lesions can cause pain and odontogenic infection, and they can affect growth and quality of life of children. Recently, it has been recommended to arrest the caries lesion with silver diamine fluoride (SDF) instead of the conventional restoration in patients who have poor cooperation or difficulty accessing to dental treatment. SDF is effective agent for arresting dental caries and inexpensive. SDF can reduce the growth of microorganisms, restrain degradation of collagen in dentin, promote remineralization and inhibit demineralization of teeth. There are several studies about the antimicrobial effect of SDF and the effect on the physical properties of teeth, but these studies were conducted using limited species of microorganisms and researches evaluating the effect on primary teeth are insufficient. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial effect of SDF by using cariogenic salivary biofilm, and effect on physical properties of primary teeth.

2. Materials and Methods Saliva-coated (pellicle-like) structure was formed on 8–well glass chambers and 12–well polystyrene plates using unstimulated saliva. After mixing pooled saliva and brain heart infusion broth, Streptococcus mutans ATCC 25175 was added into the mixture. The mixture was inoculated into 8–well glass chamber and the 12–well polystyrene plate. They were cultured to form cariogenic salivary biofilm. To evaluate the antibiofilm effects of SDF on cariogenic biofilm, bacterial viability was evaluated using colony forming unit (CFU) and confocal laser scanning microscope after treatment with SDF to cariogenic biofilm. In order to investigate the antimicrobial effect on the primary teeth, tooth specimens were treated with SDF. Biofilm was formed upon the tooth specimens using the same medium within a 12–well polystyrene plate. Thereafter, bacteria in the biofilm and planktonic bacteria in the medium were measured. To evaluate the effect of SDF on the physical properties of teeth, microhardness and surface roughness of tooth specimens were investigated.

3. Results Total bacteria and S. mutans were significantly decreased immediately after treatment with SDF (p < 0.001). Confocal laser scanning microscope also demonstrated the increment of the dead cells. As a result of culturing cariogenic biofilm upon the enamel and dentin specimens after treatment with SDF, it was confirmed that the formation of cariogenic biofilm was disrupted when SDF was treated (p = 0.029). Proliferation of planktonic bacteria was also `restrained in both group (p = 0.029). Microhardness of enamel specimens and dentin specimens was elevated after SDF-treatment (p = 0.028 in enamel, p = 0.002 in dentin). Surface roughness of enamel specimens were decreased by SDF (p = 0.002).