학문

우리 몸의 뼈와 치아를 구성하는 무기물인 하이드록시아파타이트의 결정 구조적 특징과, 산성 환경에서 이 구조가 해체되어 치아가 부식되는 '탈회 현상'이 무엇인지 궁금합니다.

우리 몸의 뼈와 치아를 구성하는 무기물인 하이드록시아파타이트의 결정 구조적 특징과, 산성 환경에서 이 구조가 해체되어 치아가 부식되는 '탈회 현상'이 무엇인지 궁금합니다.

2개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

    우리 몸의 뼈와 치아를 구성하는 핵심 무기물인 하이드록시아파타이트는 칼슘과 인산염, 그리고 수산화 이온이 결합한 인산칼슘 계열의 결정체입니다. 이 물질은 육방정계라는 독특한 기하학적 구조를 가지고 있는데, 마치 육각형 기둥을 촘촘하게 세워놓은 것과 같은 형태를 띱니다. 이러한 구조적 특징 덕분에 물리적인 압력에 매우 강하며 인체 조직 중 가장 단단한 강도를 유지할 수 있습니다. 결정의 중심축에는 수산화 이온이 일렬로 배열되어 있어 전체적인 구조의 안정성을 뒷받침합니다.

    ​탈회 현상은 이렇게 단단한 결정 구조가 산성 환경에 노출되어 화학적으로 해체되는 과정을 말합니다. 우리가 당분을 섭취하면 입안의 세균이 이를 분해하며 산을 만들어내는데, 이때 주변의 수소 이온 농도가 높아집니다. 높아진 수소 이온은 하이드록시아파타이트 구조 속에 있는 수산화 이온이나 인산염과 반응하여 이들을 결정 밖으로 끌어냅니다. 결국 격자를 유지하던 이온들이 빠져나가면서 단단했던 치아 표면의 미네랄이 소실되고 구조가 성글어지게 됩니다. 이 현상이 반복되어 재석회화 속도보다 빨라지면 치아 겉면인 법랑질이 부식되고 결국 구멍이 생기는 충치로 이어지게 됩니다. 따라서 탈회는 견고한 결정 구조가 산이라는 화학적 공격에 의해 녹아내리는 탈광물화 과정이라고 볼 수 있습니다.

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    채택된 답변
  • 안녕하세요.

    우리 몸의 뼈와 치아를 단단하게 만드는 핵심 무기물은 하이드록시아파타이트인데요, 이는 칼슘 이온, 인산염 이온, 수산화 이온이 규칙적으로 배열된 결정성 물질입니다. 이 물질은 우리 몸에서 매우 작은 결정 입자 형태로 존재하며 콜라겐 같은 유기 성분과 함께 결합해 강하면서도 일정한 탄성을 가진 조직을 만들어줍니다. 즉 무기 결정은 단단함을 담당하고, 유기 성분은 충격을 흡수하고 유연성을 보완한다고 보시면 됩니다. 치아에서는 특히 바깥층인 법랑질에 이 성분이 매우 많이 들어 있는데요, 치아 겉면은 인체 조직 중 가장 단단한 부분 가운데 하나이며, 길쭉한 결정들이 촘촘하게 모여 매우 치밀한 구조를 이룹니다. 그래서 씹는 힘과 마찰을 잘 견딜 수 있습니다. 이 결정 구조의 중요한 특징은 완전히 고정된 돌처럼 존재하는 것이 아니라, 주변 체액과 끊임없이 이온을 주고받으며 균형을 유지한다는 점입니다. 즉 필요하면 일부가 녹아 나오고, 다시 조건이 맞으면 표면에 재형성되기도 하기 때문에 치아는 손상과 회복이 일정 부분 동시에 일어나는 동적인 조직이라고 볼 수 있습니다.

    탈회 현상이란 입안이 산성으로 변했을 때 이 결정 구조가 무너져 칼슘과 인산염이 빠져나가는 과정입니다. 당분이 많은 음식을 먹으면 입속 세균이 이를 분해하여 젖산을 생성하는데요, 결과적으로 치아 표면의 산도가 낮아지고, 하이드록시아파타이트 결정이 더 이상 안정적으로 유지되지 못합니다. 따라서 결정 격자가 서서히 해체되며 칼슘과 인산염이 침 속으로 빠져나오는데 이를 탈회라고 합니다. 즉 탈회란 치아의 단단한 무기질이 산에 의해 조금씩 녹아 없어지는 현상입니다.

    탈회가 반복되면 처음에는 눈에 잘 보이지 않는 미세한 구멍과 약화 부위가 생기고, 진행되면 표면이 거칠어지며 충치로 이어질 수 있습니다. 감사합니다.