청량음료, 치아 건강에 해롭다
청량음료, 치아 건강에 해롭다
  • 함예솔
  • 승인 2020.07.27 22:15
  • 조회수 833
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국내 연구진이 여름철 자주 찾는 청량음료가 치아 건강에 해롭다는 사실을 과학적으로 뒷받침하는 논문을 발표했습니다. KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 청량음료가 치아에 미치는 기계적 특성, 즉 거칠기(roughness)와 탄성 계수(elastic modulus) 변화를 원자간력 현미경(AFM, Atomic Force Microscopy)으로 관측하고 이를 영상화하는 데 성공했습니다.

 

참고로 원자간력 현미경은 나노미터(nm, 100만분의 1 밀리미터) 수준의 탐침으로 재료의 표면을 스캔해 표면형태나 상태를 관측하는 장비로 주로 활용됩니다. 이 현미경은 또 탐침을 이용해 물질 표면에 힘을 가해 변형되는 정도 등 여러 기계적인 특성(거칠기, 탄성 계수 등)에 대한 측정이 가능한데요. 해당 연구는 <Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials>에 게재됐습니다. 

  • 원자간력 현미경(AFM)

대표적인 주사형 프로브 현미경(SPM, Scanning Probe Microscope, SPM)의 하나로, 캔틸레버(cantilever) 끝에 설치돼있는 뾰족한 프로브와 시료 표면 간에 작용하는 원자간력을 이용해 시료 표면의 삼차원 상을 얻는 장치입니다.

  • 거칠기 

재질 표면에 나 있는 규칙 또는 불규칙한 요철의 정도를 말합니다.

  • 탄성 계수

인장력 또는 압축력에 대한 재료의 저항 정도를 말합니다. 

청량음료 치아 건강 해친다

 

최근 인구의 고령화에 따라 사람들의 건강에 관한 관심이 다방면으로 급증하고 있습니다. 그중 치아는 치료 비용도 비싸고, 손상됐을 때 복구하기가 쉽지 않숩나다. 또 제대로 치료가 되지 않으면 다른 질환의 발병률도 높여 삶의 질을 크게 떨어뜨립니다. 이 때문에 치아에 관한 관심이 날로 증가하는 추세며 치아 건강을 위한 다양한 의료 기술의 개발과 건강한 치아를 유지하기 위한 예방법들도 많이 소개되고 있습니다. 

 

치아는 다양한 구조로 이뤄져 있는데, 이중 가장 바깥쪽에 있는 곳을 치아 법랑질(에나멜, enamel)이라고 합니다. 법랑질은 치아의 구성분 중에서 가장 단단해 음식을 씹을 때 치아의 손상을 방지하고, 외부 환경으로부터 치아를 보호하는 역할을 합니다. 하지만 치아 법랑질이 손상되면 보호막 역할을 할 수 없어 일반적인 음식을 먹을 때에도 극심한 통증을 유발하게 됩니다. 따라서 치아 법랑질의 손상을 예방할 방법뿐만 아니라 손상 원인 및 손상 과정을 규명하는 연구가 필요합니다.

청량음료, 치아 건강에 해롭다. 출처: AdobeStock
청량음료, 치아 건강에 해롭다. 출처: AdobeStock

홍승범 교수 연구팀은 치아 법랑질이 청량음료에 노출됐을 때, 노출된 시간에 따라서 치아 법랑질 표면이 받는 영향을 원자간력 현미경의 다양한 기능을 활용해 분석했습니다. 청량음료는 현대 사회에서 빼놓을 수 없는 기호 식품이며, 연령대와 성별을 가리지 않고 많이 소비되고 있습니다. 홍 교수팀은  이번 연구에서 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 콜라·사이다·오렌지주스 등 3종의 청량음료를 사용했습니다. 3종의 청량음료에 치아를 각각 담갔다가 꺼내서 부식된 정도를 나타내는 표면의 거칠기와 재료(물질)에 힘을 가했을 때 변형된 정도를 나타내는 탄성 계수의 변화를 시간대별로 측정했습니다.

원자간력 현미경 측정을 위한 치아 샘플 준비 과정(왼쪽), 원자간력 현미경 탐침 사진(오른쪽). 출처: KAIST
원자간력 현미경 측정을 위한 치아 샘플 준비 과정(왼쪽), 원자간력 현미경 탐침 사진(오른쪽). 출처: KAIST

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

 

연구팀은 특히 원자간력 현미경으로 영상화한 사진을 통해 치아 법랑질의 부식 과정을 분석했는데 흠집이 있는 치아의 경우 부식속도가 훨씬 빠르게 진행된다는 사실도 확인했습니다. 치아 법랑질의 부식 정도와 청량음료에 노출된 시간이 상호 밀접한 관계가 있음을 밝힌 이번 연구 결과는 청량음료가 치아 건강에 해롭다는 기존 학설을 원자간력 현미경을 이용한 실험과 영상관찰을 통해 증명하고 제시했다는 점에서 주목을 받고 있습니다.

원자간력 현미경을 이용해 영상화한 청량음료에 노출된 치아 법랑질(enamel)의 표면 거칠기(위)와 탄성 계수(아래)의 변화 과정. 출처: KAIST
원자간력 현미경을 이용해 영상화한 청량음료에 노출된 치아 법랑질(enamel)의 표면 거칠기(위)와 탄성 계수(아래)의 변화 과정. 출처: KAIST

홍승범 교수는 "원자간력 현미경을 이용해 청량음료에 의해 치아 법랑질이 부식됨에 따라 표면 성질이 변하는 과정을 영상화했다"라며 "실제 치아의 부식 과정은 구강 환경이나 보호막 역할을 하는 침에 의해 연구 결과만큼 심각하지 않을 수 있지만, 장시간 청량음료에 노출된 치아는 부식에  의해 표면이 거칠어지고 또 탄성 계수 등 기계적 특성 또한 저하될 수 있다"고 말했습니다.


 

##참고자료##

 

 


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