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현재 대한민국은 고령사회, 일본은 초고령화 사회로 진입했다고 보고하고 있다. 2018년 노인의 사망원인 통계에 따르면, 주된 원인 중 하나로 폐렴(pneumonia)을 꼽고 있다. 이는 노년기에 경험하게 되는 신체적 쇠퇴 및 이에 따른 심장 질환, 뇌혈관 질환, 그리고 폐질환 발생률의 증가와 함께 폐렴에 의한 사망률이 급격히 상승하고 있는 추세를 보인다고 보고하였다(1, 2). 특히나 노인 환자에게서 흡인성 폐렴(aspiration pneumonia)에 의한 사망률은 일반 폐렴보다 4배 이상 높기 때문에 노인 인구의 증가와 함께 이에 대한 중요성이 점차 커지고 있다(3-5).

흡인성 폐렴은 병원성 균으로 집락된 구강 인두 분비물의 대량 흡인으로 발생하는 감염성 과정이고, 높은 이환율과 사망률로 인해 주의해야 하는 임상 증후군이다. 흡인성 폐렴의 병리학적 연구 결과, 급성 폐 염증을 초래하는 주요 메커니즘은 구강 내에서 집락화된 균들의 지속적인 미세 흡인(microaspiration)으로, 이들이 폐포(pulmonary alveolus)에서 증식하여 발생한다는 보고가 있다(6). 흡인성 폐렴은 노인 환자뿐만 아니라 전신 쇠약 또는 뇌출혈 등으로 오랜 침상 생활을 해야 하는 환자에게서도 자주 발생하고, 메커니즘은 위와 비슷하며 주로 다량의 흡인(macroaspiration)이 원인이라고 보고 있다(7).

선행 연구에서는 흡인성 폐렴의 고위험 요인이 불량한 구강 위생 환경과 관련이 있다는 것을 보여주며, 흡인성 폐렴을 예방하기 위해 적절한 구강 위생 관리, 연하 반사의 개선, 기침 반사 민감도의 개선 필요를 강조하고 있다(8). 그리고 노인 환자와 더불어 병원 내 장기 입원 환자 가운데 자활 능력이 결여된 환자의 흡인성 폐렴을 예방하기 위하여 이들의 구강 위생 관리가 무엇보다 중요하고, 구강 위생을 관리할 수 있는 방법으로 칫솔질을 통한 치아의 위생관리, 구강 내 연조직의 세정, 그리고 올바른 식습관 등을 강조하고 있다(9).

노인의 구강 점막은 구강 내 콜라겐 섬유의 감소 및 열화로 인하여 점점 얇아진다. 더욱이 조직 재생은 젊은 사람들과 비교하여 덜 이루어 진다. 따라서 강한 나일론 소재의 강모 칫솔은 노인의 구강 점막에 적용하기에 적절하지 않을 수 있다(10). 또한 구강 건강 분야에서 구강 위생 용품의 중요성은 널리 알려져 있고, 이들이 구강 관리에 효과적일 뿐만 아니라 효율적이고 경제적인지 확인하는 것도 중요하다고 보고 있다. 일본에서는 효율적이고 경제적인 구강 점막 위생 관리를 위하여 ‘스펀지 브러쉬’를 사용하도록 권하고 있다(11). 해당 제품의 사용 방법은 물이 없이도 사용 가능하고, 구강 건조증(xerostomia)을 호소하는 환자의 경우 구강 보습 젤(oral moisturizing gel) 또는 물을 스펀지 브러쉬에 묻혀 건조한 구강 점막을 연화 시킨 후 적용할 수 있다. 이때 협측 점막, 치은 점막, 구개부 점막, 혀를 스펀지 브러쉬로 후방 부위부터 시작해 전방 부위로 둥글리며 점막을 문질러 사용하도록 권하고 있다(12, 13). 선학들은 이와 같은 사용 방법으로 비전문가도 쉽게 스펀지 브러쉬로 구강 내 잔류물을 제거하고, 연조직에 미생물이 재 부착 되는 것을 방지하며, 비교적 안정적인 위생관리 효과를 기대할 수 있다고 보고하였다(12, 14).

근래에는 우리나라에서도 구강 점막에 잔류되어 있는 음식물 잔사의 제거, 가래 제거, 그리고 박리 상피 등의 부착물 등을 제거하기 위한 스펀지 브러쉬 제품이 시장에 판매되고 있다. 그러나 국내 소비자에게는 스펀지 브러쉬 제품 및 이에 대한 임상적 효과의 정보 부족으로 인해 아직까지 널리 사용되고 있지는 않다(15, 16).

현재 시장에 유통되고 있는 스펀지 브러쉬는 국내 생산 제품은 일부이고, 일본에서 생산하는 제품의 비중이 높았다. 해당 제품은 구입이 용이하고 상대적으로 가격이 저렴하여 손쉬운 구매가 가능한 반면 노인 환자뿐만 아니라 전신이 쇠약하여 침상 생활을 해야 하는 환자들의 인체에 직·간접적으로 접촉하기 때문에 오용으로 인한 위해 가능성을 배제할 수 없어 의학적 평가 및 관리가 필요하다. 더욱이 스펀지 브러쉬는 구강 점막과 같은 연조직에 노출되는 치과 재료로서 소비자가 안심하고 사용할 수 있는 구강 위생 용품의 관리 기반 구축을 위해 스펀지 브러쉬의 특징 및 사용 목적에 부합되는 재현 가능한 시험을 진행해 이들의 특성 및 효력을 파악하는 연구가 필요하다(9).

본 연구의 목적은 시중에서 구매 가능한 구강 관리용 스펀지 브러쉬 제품의 외형, 기공도, 물 흡수율, 세포독성, 그리고 부착물 제거 능력을 평가함으로써 이를 기반으로 스펀지 브러쉬의 특징 및 효력 파악 연구를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

고령사회로 진입함에 따라 비전문가도 효율적이고 경제적으로 구강 위생 관리를 할 수 있는 방법들이 소개되어 왔고, 이때 사용되는 구강 위생 관리 용품의 시장이 급성장하고 있다. 뿐만 아니라 오랜 침상 생활을 해야 하는 환자들의 구강 위생 관리 용품 역시 지속적으로 연구되고 있는 추세이다. 이 가운데 스펀지 브러쉬는 구강 점막의 위생 관리를 목적으로 사용되는 의약외품으로, 스펀지 브러쉬의 임상 평가에 대한 연구 결과는 일부 보고된 반면 이들의 외형, 생체적합성 및 부착물 제거 효력을 반복 및 재현 가능한 시험법으로 비교 연구한 결과들은 부족한 것으로 나타났다(9, 11, 12, 14). 본 연구에서는 시중에 판매되는 구강 관리용 스펀지 브러쉬 제품들의 외형, 기공도, 물 흡수율, 세포독성 그리고 부착물 제거 효력의 비교를 통해 추후 구강 위생 관리 용품의 품질 및 효력 평가 시 활용할 수 있는 기초 자료를 제공하고자 하였다.

본 연구에서 사용된 스펀지 브러쉬는 수급이 어려운 제품은 제외하고, 국내에서 구입이 용이하고, 다양한 제조사 및 특성이 반영될 수 있는 7종의 제품을 무작위로 선정하여 실험에 사용하였다. 그 결과, 조사된 스펀지 브러쉬의 제조국은 한국, 일본 그리고 중국이었으며, 그 중 일본이 57.14%로 가장 많은 비중을 차지하였다. 2018년도 기준, 한국에서는 65세 이상이면 의치와 임플란트 치료에 한정하여 건강 보험이 적용되는 반면, 일본에서는 방문 교육, 홈 케어를 통한 전문가 구강 위생 처치, 구강 기능 장애(oral dysfunction)와 구강 기능 관리(oral functional management)의 범위까지도 건강 보험이 적용되고 있었다(18-20). 이는 노인 요양 내용 중 구강 관리를 중시하는 일본의 제도로 인해(19), 국내에 비해 상대적으로 스펀지 브러쉬의 수요가 많았던 것으로 여겨지고, 이는 본 연구에 사용된 스펀지 브러쉬 제품의 제조국 현황에도 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 제조사가 언급한 스펀지 브러쉬의 사용방법은 대부분 물 또는 구강 보습 젤에 묻혀 사용하도록 표기하였고, 일회용 제품에 해당하기 때문에 재사용이 불가하다는 주의사항을 확인할 수 있었다. 또한 대다수의 제조사가 직사광선 및 고온 다습한 곳을 피하여 보관해야 한다고 표기하고 있었다.

이외에도 제조사가 표기한 스펀지 브러쉬 외형 내용을 바탕으로 실제 관찰되는 제품의 특징들을 비교 분석하고자 사이즈 및 무게 등을 측정하였다. 측정 결과, 스펀지 부분의 높이는 7종의 제품 중 3종의 제품(D, E, F)에서만 일치하였으며, 나머지 4종의 제품 중 2종의 제품(A, B)은 제조사가 표기한 치수보다 더 짧은 값을 보였고, 2종의 제품(C, G)은 더 긴 치수를 보였다. 스펀지 부분의 지름은 1종의 제품에서만 일치함을 확인하였다. 나머지 6종의 제품 중 지름을 표기하지 않은 G 제품을 제외하고는 모두 제조사가 표기한 지름보다 짧은 값을 나타내었다. 제품의 전체 길이를 측정한 결과, G 제품을 제외한 제품들이 제조사가 표기한 사항과 일치하였다. 전반적으로 스펀지 부분의 높이는 (17.94~24.98) mm, 스펀지 부분의 지름은 (14.67~24.51) mm, 스펀지 브러쉬 전체 길이는 (14.97~16.25) cm, 스펀지 브러쉬 손잡이 두께는 (3.80~5.96) mm로 다양한 범위를 나타내었다. 또한 제품의 무게를 측정한 결과, (1.13~3.41) g의 범위를 보였다.

스펀지 브러쉬는 스펀지 특성 상 다수의 기공을 보이고 있었다. 이에 본 연구에서는 micro CT 장비를 이용하여 각 제품별 기공도 및 구조 관찰을 수행하였다. 해당 장비는 다공성의 스캐폴드(scaffold) 구조를 관찰할 때 다수의 연구들에서 사용된 기기로써, 미세 구조의 직접적인 정량화(quantification)를 가능하게 해주는 특징이 있다(21-24). 기공도 측정 결과, F 제품을 제외하고 모든 제품군들에서 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이를 통해 대부분의 스펀지 브러쉬는 (87.99~92.63)%의 기공도를 갖고 있음을 알 수 있었다.

스펀지 브러쉬는 물에 적신 후 짜내어 구강 안을 닦는 방법으로 사용되는 구강 위생 용품으로, 스펀지 브러쉬의 물 흡수율 평가는 제품을 물과 함께 사용한다는 점에 있어 중요 인자로 작용될 수 있다. 이에 고분자 치과재료 관련 표준 및 문헌에 따라 물에 대한 재료의 물 흡수도 측정 방법을 참고로 스펀지 브러쉬의 물 흡수율 평가에 적용하였다(25, 26). 스펀지 브러쉬를 물에 일정 시간 동안 침지 시킨 후 침지 전의 무게와 비교하여 물 흡수율을 측정한 결과, F 제품은 (20.98±2.26)%로 가장 낮은 물 흡수율을 나타내었다. 또한 F 제품은 (80.98±0.44)%의 가장 낮은 기공도를 보였다. 이를 통해 F 제품에서의 낮은 기공도는 물 흡수율에 영향을 미칠 수 있는 요인인 것으로 판단하였다.

스펀지 브러쉬는 구강 내 습윤한 환경에서 협점막, 혀 및 인두 부근, 구개부에 노출되는 치과 재료로서 대상자가 안심하고 사용할 수 있는 구강 위생 관리 용품의 관리 기반 구축이 필요하다(9). 이에 구강 내에서 사용하는 의료기기의 생물학적 평가 관련 규격 및 문헌에 따라 스펀지 브러쉬의 용출 시험을 수행하였다(17, 27). 관련 규격에서는 치과 재료의 실제 임상적 사용 과정 동안 환자 또는 사용자에게 노출 가능한 용해 물질의 정도를 평가하기 위한 용출 방법을 고려하여 사용목적에 최대한 근접하면서 엄격한 조건으로 노출 조직과 온도를 고려해야 한다고 제시하고 있다. 본 연구에서는 검체의 형태 때문에 표면 면적을 결정할 수 없어 질량/부피(용출 액체의 부피)를 이용하여 용출을 진행하였고, 그 결과 모든 스펀지 브러쉬 제품의 용출액에서 이물질과 불순물 등이 관찰되지 않았다. 이는 습윤한 구강 내 환경에서 스펀지 브러쉬가 적용되는 동안 이물질이나 불순물의 발생 없이 효력을 발휘할 수 있는 재료인 것으로 판단된다. 또한 세포독성시험은 스펀지 브러쉬의 잠재적 위해를 추정하는데 유용한 평가 지표로 활용될 수 있다. 세포독성시험은 재료의 용출액을 세포에 직접 접촉시켜 배양하는 체외(in vitro) 시험 방법으로 포유류 세포의 생물학적 반응을 평가할 수 있다(28). 본 연구에서는 세포 배양 동안 미생물에 의한 오염을 막기 위하여 스펀지 브러쉬를 멸균 후 배양용 배지에서 용출하여 얻은 용출액으로 MTT assay를 수행하였다. MTT assay는 대사 활성을 통한 세포의 생존 능력 측정에 기반을 두고 있고, KS P ISO 10993-5에 근거하여 생존율이 공시험액의 70% 미만으로 감소되는 경우, 잠재적으로 세포 독성이 있는 것으로 판정한다. 본 연구에서는 C와 D 제품을 제외한 모든 제품에서 70% 이상의 세포생존율을 보였다. 스펀지 브러쉬 중 D 제품의 용출액에 대한 세포생존율은 (5.64±1.07)%로 가장 낮은 값을 나타내었다. 제조사의 표기 내용에 따르면 D 제품의 스펀지 소재는 우레탄으로 언급되어 있었으나, 높은 세포생존율을 보인 E와 F 제품 또한 같은 소재로 언급되어 있었다. 완전하게 반응한 폴리우레탄 고분자는 화학적으로 비활성한 특징을 갖는다. 그러나 미 반응된 이소시아네이트(isocyanate)는 독성을 일으킬 수 있는 물질로 알려져 있고, 폴리우레탄 스펀지 제품의 제조를 위해서는 일부 기타 첨가제(점도 조절제, 기포 안정제, 반응 촉매제, 산화 방지제 등)가 포함될 수 있는데, 이러한 저분자 화합물들이 독성을 유발할 수 있는 잠재력을 갖는다(29). 따라서 세포독성을 보였던 일부 제품의 용출액 분석 및 독성 유발의 잠재적 요인에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

스펀지 브러쉬는 돌봄을 필요로 하는 자, 장애인, 구강 기능 저하 환자, 경관 영양 섭취자, 양치질을 스스로 할 수 없는 자를 대상으로 구강 점막의 음식물 잔사, 가래, 박리 상피 등의 부착물을 제거할 수 있는 기능을 갖는다(30). 이때 스펀지 브러쉬를 물에 적신 후 구강 점막에 직접 접촉시켜 스펀지를 둥글리며 닦도록 권고하고 있다(12, 13). 관련 선행 연구 및 국제표준을 참고로 스펀지 브러쉬의 회전 횟수와 방향을 고정해 스펀지 브러쉬의 부착물 제거 효력을 평가하였다(31-33). 이때 BCA 방법을 이용해 표면에 남아있는 BSA 성분을 정량화 하여 단백질 제거율로 환산하는 방법을 접목시켰다(34). 그 결과, 모든 스펀지 브러쉬 제품은 70% 이상의 높은 단백질 제거율을 보였다. 또한 같은 제조사에서 판매되나 크기와 기공도가 다른 두 스펀지 브러쉬의 단백질 제거율에는 유의미한 차이를 보이지 않았다. 이에 본 연구에서 사용된 스펀지 브러쉬의 외형 및 기공도의 차이는 부착물 제거 효력에 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다. 스펀지 브러쉬의 임상 평가에 대한 선행 연구 결과, 구강 위생 용품으로서 스펀지 브러쉬의 구강 내 부착물 제거 효력은 입증되어 있는 사항이다(12). 그러나 선행 연구 방법과 마찬가지로 본 연구의 방법 또한 스펀지 브러쉬 적용 시 시험자 혹은 술자의 행위로 진행하였기에 가해지는 힘을 통제하기에는 한계점이 있었다. 이전 연구에 의하면 칫솔의 마모력에 대한 실험실 평가를 위해 자동 잇솔질 기계를 사용하였고, 해당 방법은 정밀도와 재현도가 우수하여 많은 연구들에서 활용되고 있다(35-37). 추후 스펀지 브러쉬 제품의 부착물 제거 효력 평가 시, 시편에 닿는 스펀지 브러쉬의 압력과 회전 횟수를 일정하게 가해질 수 있도록 표준화시켜 실제 사용 방법과 비슷하게 작동 범위를 조정하여 평가할 수 있는 방법이 연구되어야 할 것이다.

스펀지 브러쉬를 이용하여 치아 표면을 닦아낸 후 치면세균막 제거율을 평가한 연구 결과에서는 스펀지 브러쉬의 적용이 치면세균막 지수(plaque score)를 줄일 수는 있으나 치아 사이의 치면세균막은 효과적으로 제거하지 못한다는 것을 보고하며, 스펀지 브러쉬는 구강 내 점막에 한정하여 위생 관리에 사용할 것을 제안하였다. 또한 스펀지 브러쉬는 혀의 후방 부위에 대한 기계적 세정에 효과적이므로 구취를 경험하고 있는 노인 환자의 위생 관리에 활용할 것을 추천하였다. 이와 더불어 기회 감염을 유발하는 병원체가 발견된 고령자에게 글루콘산클로르헥시딘액(chlorhexidine gluconate solution)과 스펀지 브러쉬를 함께 사용할 경우 더욱 효과적일 수 있다고 제안하였다(12).

지속해서 증가할 구강 위생 관리 용품에 대한 수요와 스펀지 브러쉬 제품의 시장 추세를 고려해 볼 때, 반복 및 재현 가능하고 표준화된 방법을 통한 스펀지 브러쉬 제품에 대한 고찰은 현 사회의 수요에 필수적인 연구가 될 수 있다. 이에 우리나라에서 의약외품으로 지정된 스펀지 브러쉬 제품의 지속적인 모니터링 강화와 구강 위생 관리 용품에 대한 특성 및 효력 평가 연구는 소비자가 안심하고 사용할 수 있는 제품이 시중에 유통될 수 있는 시대적 요구이다.

본 연구에서는 시중에 판매되는 다양한 구강 관리용 스펀지 브러쉬 제품을 선정하여 실험을 진행하였으나, 부착물 제거 효력 평가를 위한 스펀지 브러쉬 적용 시 회전 횟수와 하중을 한 명의 시험자가 반복 실험을 통해 수행하였다는 제한점을 갖고 있다. 따라서 도출된 해당 연구 결과를 통해 제품에 대한 특성을 일반화 내리는 것에 한계점이 있으므로 보다 객관적이고 재현 가능한 평가방법을 고안하여 한계점을 보완할 수 있는 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 시중에 판매되는 구강 관리용 스펀지 브러쉬 제품의 외형, 생체적합성 및 부착물 제거 효력을 평가하기 위해 다양한 제조사 및 특성이 반영될 수 있는 7종의 제품을 선정하여 각각의 외형, 기공도, 물 흡수율, 세포독성, 그리고 단백질 제거 실험을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.

• 1. 스펀지 브러쉬의 외형 측정 결과, 브러쉬의 길이는 (17~24) mm, 지름은 (14~24) mm, 손잡이 부분의 길이는 (14~16) cm, 두께는 (3~5) mm의 범위를 나타내었다.
• 2. 스펀지 브러쉬의 무게는 모든 제품에서 유의한 차이가 나타났으며(p<0.05), (1.13~3.41) g의 다양한 무게 범위를 보였다.
• 3. 스펀지 부분의 기공도 측정 결과, 모든 스펀지 브러쉬 제품에서 80% 이상의 기공도를 보였다.
• 4. 모든 스펀지 브러쉬에서 유의한 차이로 물 흡수 전 무게에 비해 물 흡수 후의 무게가 증가하였고(p<0.05), 물 흡수율이 적게는 21% 많게는 62%로 나타났다.
• 5. 용출 및 세포독성 시험 결과, 모든 스펀지 브러쉬 제품의 용출액에서는 이물질과 불순물 등이 관찰되지 않았고, 7종의 제품 중 2종의 제품을 제외한 나머지 제품 모두 70% 이상의 높은 세포생존율을 보였다.
• 6. 단백질이 코팅된 고분자 시트에 대하여 모든 스펀지 브러쉬 제품은 70% 이상의 단백질 제거율을 보였다.

이상의 연구에서 도출된 다양한 구강 관리용 스펀지 브러쉬 제품의 외형, 기공도, 물 흡수율, 세포독성 그리고 부착물 제거 결과들은 대상자의 신체 및 구강 상태에 적합한 구강 위생 용품을 선택할 수 있는 기반을 마련하고, 제품의 효력에 부합되는 최적의 시험법 선택과 스펀지 브러쉬의 제품 개발을 위한 기초자료 제공에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.