"청량음료, 치아건강에 해롭다"학설, 영상으로 확인

KAIST 홍승범 교수팀, 치아에 악영향 과학적 입증

원자간력현미경 이용해 치아부식 과정 영상화

[대전=뉴시스] 원자간력현미경을 이용해 영상화한 청량음료 노출 치아 법랑질(enamel)의 표면 거칠기(위)와 탄성 계수의 변화 과정.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 청량음료가 치아 건강에 해롭다는 사실을 과학적으로 뒷받침하는 논문을 발표했다.

KAIST는 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 청량음료가 치아에 미치는 기계적 특성인 거칠기(roughness)와 탄성 계수(elastic modulus) 변화를 원자간력현미경(AFM)으로 관측하고 이를 영상화하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

거칠기는 재질 표면에 있는 규칙 또는 불규칙한 요철의 정도고 탄성 계수는 인장력 또는 압축력에 대한 재료의 저항 정도를 말한다. 

AFM은 나노미터(㎚) 수준의 탐침으로 재료표면을 스캔해 표면형태나 상태를 관측하는 장비로 주로 활용된다. 이 현미경은 탐침을 이용해 물질 표면에 힘을 가해 변형되는 정도 등 여러 기계적인 특성(거칠기·탄성 계수 등)에 대한 측정이 가능하다. 

치아 가장 바깥쪽에 있는 곳인 법랑질(에나멜·enamel)은 치아의 구성분 중 가장 단단해 음식을 씹을 때 치아의 손상을 방지하고 외부 환경으로부터 치아를 보호하는 역할을 한다. 치아 법랑질이 손상되면 보호막 역할을 할 수 없어 일반적인 음식을 먹을 때에도 극심한 통증을 유발한다.

홍승범 교수팀은 치아 법랑질이 청량음료에 노출됐을 때 노출된 시간에 따라 치아 법랑질 표면이 받는 영향을 원자간력현미경의 다양한 기능을 활용해 분석했다.
 
 이번 연구에서는 콜라·사이다·오렌지주스 등 3종의 청량음료가 사용됐다. 3종의 청량음료에 치아를 각각 담갔다가 꺼내서 부식된 정도를 나타내는 표면의 거칠기와 재료(물질)에 힘을 가했을 때 변형된 정도를 나타내는 탄성 계수의 변화를 시간대별로 측정했다.

연구팀은 우선 청량음료에 노출된 치아 법랑질을 노출된 시간별로 초기 상태부터 10분까지 거칠기의 변화와 5분까지의 탄성 계수 변화를 측정했다.

측정결과 치아 법랑질의 표면 거칠기는 청량음료에 노출된 시간이 10분이 됐을 때 초깃값보다 약 5배 정도 거칠어졌고 탄성 계수는 노출된 지 5분 동안 약 5배 정도나 떨어지는 것으로 나타났다.

또 연구팀은 원자간력현미경으로 영상화한 사진을 통해 치아 법랑질의 부식과정을 분석, 치아의 경우 부식속도가 훨씬 빠르게 진행된다는 사실도 확인했다.
 
치아 법랑질의 부식 정도와 청량음료에 노출된 시간이 상호 밀접한 관계가 있음을 밝힌 이번 연구결과는 청량음료가 치아 건강에 해롭다는 기존 학설을 원자간력 현미경을 이용한 실험과 영상관찰을 통해 증명했다는 점에서 주목을 받고 있다.

홍승범 교수는 "원자간력현미경을 이용해 청량음료에 의해 치아 법랑질이 부식됨에 따라 표면성질이 변하는 과정을 영상화했다"며 "실제 치아의 부식 과정은 구강환경이나 보호막 역할을 하는 침에 의해 연구 결과만큼 심각하지 않을 수 있지만 장시간 노출된 치아는 부식에 의해 표면이 거칠어지고 탄성 계수 등 기계적 특성 또한 저하될 수 있다"고 말했다.

신소재공학과 판판 리(Panpan Li) 연구원과 오충익 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 'Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials'에 지난달 29일자로 게재됐다.(논문명:Nanoscale effects of beverages on enamel surface of human teeth: An atomic force microscopy study)


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