치아 상아질은 저작으로 인한 큰 압력에 노출돼 있으면서도 평생 동안 기능을 수행할 수 있는 견고한 물질이다. 물론 관리소홀 등 다양한 이유로 치아우식이 발생하는 일이 비일비재 하지만, 기본적으로 상아질은 매우 안정된 구조다.

치아 상아질이 압력이나 손상에 대해 갖는 우수한 저항성의 비밀이 밝혀졌다. 독일의 베를린대학병원 연구팀과 베를린공대, 막스플랑크연구소, 이스라엘 테크니온 공과대학 등 통합연구팀이 싱크로트론(환형의 원형가속기) 장치를 활용해 치아 상아질의 복잡한 구조를 분석하는 데 성공했다고 과학포털 피조그(Phys. org)가 최근 보도했다.

연구팀에 따르면 상아질의 미네랄 나노입자는 상호 간에 단단히 연결돼 있는 콜라겐 단백질 섬유에 내장돼 있고, 모든 치아에서 이런 섬유들이 층상으로 겹겹이 배열돼 있어 치아를 손상에 대해 저항할 수 있는 견고한 구조로 만들어 준다.

연구팀은 독일 BESSY 설비를 이용해 실시간 마이크로빔 응력 실험을 수행하고, 프랑스 ESRF의 나노영상 설비를 활용해 미네랄 나노입자의 국소적인 배열을 더 심화적으로 분석했다.

그 결과, 작은 콜라겐 섬유가 축소되면 부착된 미네랄 입자들이 더욱 압축된다는 사실이 밝혀졌다. 습도를 변화시키면서 상태를 살펴봤더니 압축된 상태는 균열의 발생을 억제, 균열이 치아의 내부로 진행되는 것을 막음으로써 민감한 치수(pulp)가 손상되는 것을 제한하는 것을 알아냈다. 연구팀은 이런 방식의 ‘압축응력’은 치아 내부로 균열이 진행되는 것을 막아준다고 강조했다.

연구팀의 폴 자슬란스키 박사는 “우리는 단단한 미네랄과 단백질의 연결이 열에 의해 파괴된다면 어떤 일이 발생하는지에 대해서도 조사했다”며 “이 경우 치아의 상아질이 매우 약하게 변화되는데, 이를 통해 우리는 입자와 단백질 간의 응력의 균형이 구강 내 치아의 수명을 연장시키는 데 중요하게 작용할 거라는 판단을 내렸다”고 밝혔다.

자슬란스키 박사는 이어 “인공치아는 자연치아의 기능을 그대로 재현할 수 없기 때문에 구강 내 응력을 견디기 힘들다”며 “그러나 이 연구결과는 치아 치료 및 대체를 위한 더 나은 세라믹 구조를 개발하는 데 영감을 부여해 줄 것으로 기대한다”고 말했다.