세계 최초 치약, 우연한 기회로 탄생하다

How a chance encounter led to to a world-first toothpaste

04 October 2018

GSK 치약을 만드는 데 쓰인 핵심 기술 중 하나인 노바민(NovaMin)은 사실 뼈를 치료하는데 흔히 사용되던 ‘생체활성 유리’라는 사실을 알고 계셨나요? 노바민은 우연히 참전 용사를 만나게 된 한 교수가 부상 당한 팔다리를 고치는 방법을 찾던 중 개발 되었습니다.

과학 연구의 흥미로운 점은 예기치 못한 결과를 얻을 수 있다는 점 입니다. 과학이 가진 모험적인 본질에는 뜻밖의 결과와 즐거운 실수들이 발생할 수 있는 잠재성이 있습니다. 이런 우연한 기회는 종종 주목할만한 과학적 발견으로 이어졌습니다.

1928년 알렉산더 플레밍(Alexander Fleming)이 페니실린을 발견한 것 또한 우연이었습니다. 만약 그때 플레밍이 휴가를 떠나기 전에 포도상구균 박테리아 샘플을 전부 치워버렸다면, 우리는 그가 자리를 비운 사이 자라난 페니실린균이 가진 박테리아 퇴치 능력에 대해 아직도 모르고 있을 것입니다.

센소다인 리페어 프로텍트 치약(Sensodyne Repair & Protect toothpaste)의 핵심 기술 또한 우연한 기회로 탄생한 과학적 산물입니다.

부러진 뼈에서 바이오글라스가 되기까지

1967년 8월, 유리의 핵 방사선에 대한 내성을 연구하던 래리 헨치(Larry Hench) 교수는 뉴욕에서 열린 육군 물자 회의(army materials conference)에 참석하게 됐습니다. 뉴욕에서 여행을 하던 중, 그는 얼마 전 베트남에서 돌아온 미군 대령을 만났습니다. 두 사람의 대화 중에 클링커 대령은 “베트남에서 있을 때, 수 백 명의 환자들이 뼈를 고치는 데 사용하는 금속과 플라스틱에 거부 반응을 일으켜 결국 사지를 절단하는 경우를 매주 봐왔다”며 헨치 교수에게 그 이유를 물었습니다. 그리고, 이 질문은 결과적으로 노바민의 발견으로 이어졌습니다.

"고에너지 방사선 노출에 살아남는 물질을 만들 수 있다면, 인체에 노출됐을 때 살아남는 물질도 만들 수 있지 않을까?"

헨치 교수는 부러진 뼈를 치료하는 더 좋은 방법을 찾기 위해 뼈의 틈을 메울 수 있는 물질에 대한 연구를 시작했습니다. 당시 생체적합물질(biomaterial)은 비활성 상태로 설계되어 있었습니다. 하지만 헨치 교수는 특정 물질이 뼈와 결합될 때 그 결합이 더 단단해진다는 것을 발견했습니다. 그는 뼈가 칼슘과 인으로 구성되어 있다는 점에서 착안해, 뼈를 연결하는 물질 또한 칼슘과 인을 필요로 할 것이라 생각했습니다.

미네랄의 여러 조합으로 2년 간 실험한 결과, 그는 칼슘, 인, 나트륨, 규산염 간 적절한 균형을 발견했습니다. 이것이 헨치 교수가 개발한 최초의 생체활성 유리(bioactive glass)입니다. 이 생체활성 유리는 바이오글라스(BIOGLASS)라는 상표로 등록되어, 의학분야에서 뼈를 치료하고 뼈의 성장을 돕는 데 성공적으로 사용되고 있습니다.

벽에 난 구멍을 수리하는 것처럼

좀 더 호기심 많은 과학자가 없었더라면, 이 이야기는 여기서 끝났을지도 모릅니다. 하지만 1996년에 민감성 치아에 대해 연구하던 두 치과의사인 렌 리트코브스키(Len Litkowski) 박사와 개리 핵(Gary Hack) 박사는 데이비드 그린스펀(David Greenspan) 연구원과 함께 치아에 바이오글라스를 사용하는 실험을 진행했습니다. 치아는 뼈와 마찬가지로 주로 칼슘과 인으로 이뤄져 있기 때문에, 치아와 뼈의 구조적 유사성에 기반해 실험이 이뤄졌습니다.

지각과민증상(시린이, Dental hypersensitivity)은 에나멜 밑에서 치아의 부피를 이루는 상아질(dentine)에 있는 작은 구멍 때문에 발생하는데, 뜨겁고 차가운 감각들이 구멍을 통해 신경에 닿을 때 증상이 생겨납니다. 교수진은 바이오글라스가 치아에 생긴 구멍들을 메워 감각들이 신경에 닿지 못할 것이라는 가설을 세웠습니다.

실험 결과에 따르면 물이나 침이 있을 때 칼슘, 나트륨, 이산화규소, 인이 인산칼륨(calcium phosphate) 층을 만드는데, 이 층이 수산화인회석(hydroxyapatite)을 결정으로 만들게 됩니다. 수산화인회석은 화학적으로나 구조적으로 치아의 미네랄과 유사하고, 치아에 있는 구멍을 메우는 작용을 합니다. 이는 벽에 있는 구멍을 수리하기 위해 필러를 사용하는 방법과 유사합니다. 연구를 진행한 박사팀은 이 방식을 노바민(NovaMin)으로 이름 짓고, 처음에는 일부 작은 제품에만 활용했습니다.

2001년, GSK가 센소다인을 인수하면서 구강 헬스케어 연구개발팀(Oral Healthcare R&D)은 탄탄한 기존 연구를 기반으로 노바민을 기술과학의 관점에서 발전시킬 수 있는 방법에 대해 고민 했습니다. GSK는 철저한 과학연구를 바탕으로 한 혁신적인 기술로 GSK의 구강 헬스케어 제품을 차별화하기를 원했습니다. 그리고 이러한 열망이 노바민을 연구하게 만들었습니다. GSK의 구강 헬스케어 연구개발팀 부사장인 테레사 레이어(Teresa Layer, VP Oral Healthcare R&D)는 노바민을 발견하게 된 상황에 대해 이렇게 설명합니다.

"우리는 과거에도, 그리고 지금도 훌륭한 소비자 통찰력과 놀라운 과학 기술로 차별화된 구강건강 사업 전문가입니다"

2009년 12월에 GSK는 공식적으로 노바민을 인수했습니다. 하지만 무불소 치약인 오리지널 노바민을 사용하기 위한 최적화 작업이 남아있었습니다.

불소는 치아가 침식되지 않도록 도와주는 치약의 핵심 성분입니다. 따라서 불소와 노바민을 성공적으로 결합시켜야 했습니다.

수 개월에 걸친 실험이 시작됐고, 그로부터 1년이 조금 지나 GSK는 충치와 부식으로부터 치아를 보호하고 시린이 증상을 퇴치하는 과학적으로 입증된 세계 최초 치약을 출시했습니다. 이것이 바로 센소다인 리페어 프로텍트 치약(Sensodyne Repair & Protect Toothpaste)입니다.

노바민은 치아의 작은 구멍을 막아 치아가 시린 증상으로 인한 통증을 줄여줍니다.

테레사 부사장은 “치아와 결합한 노바민은 보호층을 훨씬 더 단단하고 오래 지속할 수 있습니다”라고 설명합니다.

성인의 3분의 1이상이 치아가 시린 증상을 겪고 있는 가운데, 래리 헨치 교수가 생체활성 유리를 구강건강을 위해 재구성한 덕분에 25억 명이 넘는 사람들의 삶의 질이 향상될 수 있습니다. 그리고, 이 거대한 효과는 바로 우연한 기회로 시작됐습니다.