교정용 와이어에 코팅된 TiO2 광촉매의

항균효과에 관한 연구

심  은  주

전남대학교 대학원 치의학과

(지도교수 : 황현식, 옥승호)

(국문초록)

연구목적 : 본 연구는 교정치료에 사용되는 와이어에 TiO2 광촉매 코팅시 치아우식의 원인이 되는 Streptococcus mutans 및 치주질환의 원인이 되는 Porphyromonas gingivalis에 대한 항균효과를 알아보기 위하여 시행되었다.

연구방법 : 스테인레스 스틸 와이어에 TiO2 광촉매를 코팅한 다음 UV-A를 조사하여 Streptococcus mutans의 부착능 감소 여부를 코팅하지 않은 와이어의 경우와 비교하는 한편 희석한천평판 배양법 및 흡광도 검사를 통하여 Streptococcus mutans 및 Porphyromonas gingivalis의 생존율을 각각 검사하였다. 아울러 광촉매의 독성여부를 MTT 방법으로 살펴보았으며 TiO2 광촉매의 항균기작 분석을 위하여 주사전자현미경을 이용하여 세포관찰을 시행하였다.

연구결과 : UV-A를 조사하여 Streptococcus mutans의 부착능을 관찰한 결과 TiO2 광촉매를 코팅한 경우 균체의 부착이 코팅하지 않은 와이어에 비하여 통계적으로 유의하게 낮게 나타났다. 세균의 생존율을 검사한 결과 Streptococcus mutans 및 Porphyromonas gingivalis 모두 광촉매를 코팅한 경우에서 세균의 생존이 감소하는 것으로 나타났으며 MTT 분석을 통하여 세포독성을 살펴본 결과 코팅하지 않은 와이어와 별다른 차이를 보이지 않았다. 아울러 주사전자현미경을 통하여 세균 세포를 관찰한 결과 TiO2 광촉매가 코팅되지 않은 와이어를 사용한 대조군에서는 온전한 모양의 세균 세포가 관찰된 반면, TiO2 광촉매가 코팅된 와이어를 사용한 경우 세균의 세포벽이 심하게 훼손된 것을 관찰할 수 있었다.

결론 : 이상의 연구결과는 TiO2 광촉매를 코팅한 와이어가 교정치료 시 발생할 수 있는 우식증의 예방에 효과적으로 적용될 수 있음을 시사하였다.

Antibacterial effect of photocatalytic TiO2-coated orthodontic wire

Eun-Ju Shim

Department of Dental Science

Graduate School, Chonnam National University, Gwangju, Korea

(Directed by Professor Hyeon-Shik Hwang, and Seung-Ho Ohk)

Objective: The purpose of the present study was to evaluate antibacterial effect of photocatalystic TiO2-coated orthodontic wire in order to prevent dental caries which might appear during orthodontic treatment.

Methods: TiO2 photocatalyst was coated on the surface of stainless steel wires. Anti-adhesion effect of  photocatalyst on Streptococcus mutans was tested with irradiation of UV-A. Survival rates of S. mutans and Porphyromonas gingivalis were determined by dilution agar plate method and optical density at 660 nm, respectively. Toxicity of TiO2 photocatalyst on KB cells was monitored by MTT assay. Scanning electron microscopy was performed to analyze the surfaces of bacteria that were treated with TiO2 photocatalyst.

Results: Stainless steel wire which had been coated with TiO2 photocatalyst showed anti-adherent effect against Streptococcus mutans contrast to uncoated wire. Bacterial mass that bound to the TiO2-coated wire was remained unchanged while that of uncoated wire increased. Furthermore TiO2-coated wire showed bactericidal effect on Streptococcus mutans and Porphyromonas gingivalis. Anti-adherent and bactericidal mechanism of the TiO2 photocatalyst was revealed via scanning electron microscope to break down the cell wall of those bacteria.

Conclusion: The results of the present study suggest that photocatalytic TiO2 coating on an orthodontic wire might reduce a prevalence of dental caries during orthodontic treatment.