우리가 매일 사용하는 치약에 포함된 불소(플루오린) 성분이 충치를 예방하는 원리가 무엇인가요?

Question

우리가 매일 사용하는 치약에 포함된 불소(플루오린) 성분이 충치를 예방하는 원리를, 치아 표면의 하이드록시아파타이트 구조를 산에 대한 저항성이 훨씬 강한 플루오르아파타이트 구조로 치환하는 화학적 상변화 관점에서 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

치약 속 불소 성분이 충치를 예방하는 원리는 치아 표면의 미세한 화학적 구조 치환에 있습니다. 우리 치아의 겉면인 에나멜층은 주로 하이드록시아파타이트라는 칼슘 인산염 결정 구조로 이루어져 있습니다. 이 구조는 평소에는 매우 단단하지만, 입안의 박테리아가 당분을 분해하며 생성하는 산성 물질에 노출되면 쉽게 녹아내리는 성질이 있습니다. 이를 탈회 현상이라고 하며 충치의 원인이 됩니다.

​이때 양치질을 통해 불소 이온이 공급되면 치아 표면에서 화학적 상변화가 일어납니다. 불소 이온이 기존 하이드록시아파타이트 구조에서 산에 취약한 수산화 이온의 자리를 밀어내고 대체 결합하는 것입니다. 이 치환 반응을 통해 치아 표면의 분자 구조는 플루오르아파타이트라는 새로운 결정 구조로 변환됩니다.

​불소 구조로 치환된 플루오르아파타이트는 격자 결합력이 훨씬 강해져 물리화학적으로 매우 안정적인 상태가 됩니다. 특히 산에 대한 저항성이 비약적으로 상승합니다. 기존 구조는 입안의 수소이온농도가 5.5 이하로 떨어지면 녹기 시작하지만, 플루오르아파타이트는 4.5 수준의 더 강한 산성 환경에서도 쉽게 녹지 않고 버텨냅니다.

​결과적으로 불소는 치아 표면을 산에 강한 구조로 상변화시킴으로써 구강 내 산성 공격으로부터 치아가 부식되는 것을 막아주고, 손상된 부위의 재광화를 도와 충치를 효과적으로 예방합니다.