산국 essential oil의 Streptococcus mutans biofilm 억제효능에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzed the chemical composition of essential oil which is extracted from Chrysanthemum boreale as natural substance, and also measured growth, acid production, adhesion capacity, and inhibitory effect of dental biofilm formation of S. mutans. Thus, the next results were drawn.

1. In S. mutans’s growth inhibitory effects of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale, degrees of the growth inhibition were 12%, 45%, 100%, 100%, 100%, and 100% at the concentration (density) of 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, and 1 mg/ml, respectively. This means that there were similar differences statistically compared with comparison group at the concentration over 0.1 mg/ml (p<0.05).
2. Inhibitory effect of S. mutans’s acid production of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale appeared after being compared with pH of comparison group, after 24 hours cultivation. And, the effect’s concentration of essential oil extracted from Chrysanthemum boreale was shown similarly at 7.33±0.05 after cultivation from adding more than 0.25 ml/mg.
3. The adhesion rates for S-HA of S. mutans were 18%, 40% ,46%, 66%, 72%, and 75% similarly compared with comparison group at the concentration of 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, and 1 mg/ml.
4. The biofilm formation of S. mutans was observed to be suppressed compared with comparison group as the concentrations of essential oil of Chrysanthemum boreale were higher. Especially, there were clear effects from over 0.1 mg/ml.
5. The formation of S. mutans was suppressed when it is observed using a scanning electronic microscope, after the addition of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale. Also, S. mutans biofilm formed at the surface of artificial tooth was observed to be suppressed, at the concentration of essential oil extracted from Chrysanthemum boreale over 0.1 mg/ml.
6. After sterilization effect was observed using a confocal laser scanning microscopy, that effect of S. mutans was represented over 0.1 mg/ml of the concentration of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale.
7. After conducting the componential analysis of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale using GC/GC-MS analysis, it was composed of 87 compounds. Those components were camphor (20.89%), piperitone (5.27%), epi-sesquiphellandrene (5.16%), a-pinene (4.97%), β-pinene (4.45%), and camphene (4.19%).

Through these kinds of results, the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale was observed to have inhibition effect of growth, acid production, adhesion on S-HA, and S. mutans formation and sterilization effect. Therefore, the main components of the essential oil extracted from Chrysanthemum boreale such as camphor, piperitone, epi-sesquiphellandrene, a-pinene, β-pinene, and camphene are presumed to have the effect against vitalizing dental caries.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 천연물로서 산국(Chrysanthemum boreale)에서 분리한 essential oil을 Gas chromatograph (GC) / GC-mass spectrophotometry (GC-MS)를 이용하여 화학성분을 분석하고 S. mutans의 성장, 산생성, 부착능력 및 dental biofilm 형성 억제효과를 측정하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다.

1. 산국 essential oil의 S. mutans 성장억제 효과에서는 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1 mg/ml의 농도에서 대조군에 비해 S. mutans 성장억제정도가 각각의12%, 45%, 100%, 100%, 100%, 100%로 0.1 mg/ml 이상의 농도에서 대조군에 비하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05).
2. 산국 essential oil의 S. mutans에 대한 산생성 억제효과는 24시간 배양 후 대조군과 pH를 비교한 결과 산국 essential oil의 농도가 0.25 ml/mg 이상을 첨가하였을 때부터 배양 후 7.33±0.05로 유의하게 산생성 억제효과를 보였다.
3. S. mutans의 S-HA에 대한 부착율은 산국 essential oil의 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1 mg/ml의 농도에서 대조군에 비해 유의하게 18%, 40%, 46%, 66%, 72%, 75%의 부착 억제율을 보였다.
4. S. mutans biofilm 형성은 산국 essential oil의 농도가 높아질수록 처리하지 않은 대조군에 비해 억제되는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 0.1 mg/ml 이상부터는 뚜렷한 효과를 볼 수 있었다.
5. 주사현미경(scanning electronic microscope)을 이용한 관찰에서 0.1 mg/ml 이상의 산국 essential oil 첨가에서 눈에 띄게 S. mutans 생성이 억제되는 모습이 관찰된다. 인공치 표면에 형성된 S. mutans biofilm도 0.1 mg/ml 이상의 산국 essential oil 농도에서 억제되는 것을 관찰할 수 있었다.
6. 공초점 현미경(Confocal Laser Scanning Microscopy)을 이용하여 산국 essential oil의 살균효과를 관찰한 결과 산국 essential oil의 농도가 0.1 mg/ml 이상에서 S. mutans에 대한 살균효과가 나타남을 관찰 할 수 있었다.
7. GC/GC-MS 분석을 이용하여 산국 essential oil의 성분분석을 한 결과 87가지의 화합물로 주로 이루어졌으며 그 구성 요소들은 camphor (20.89%), piperitone (5.27%), epi-Sesquiphellandrene (5.16%), a-Pinene (4.97%), β-Pinene (4.45%), camphene (4.19%)으로 구성되어있다.

이상의 결과를 통해 산국에서 추출한 essential oil이 S. mutans의 성장 억제, 산생성 억제 및 S-HA에 대한 부착 억제, S. mutans biofilm 형성 억제 및 살균 효과가 있음을 관찰할 수 있었으며 이는 산국 essential oil의 주성분인 camphor, piperitone, epi-sesquiphellandrene, a-pinene, β-pinene, camphene이 치아우식 활성 억제 효능을 나타내는 것으로 추정된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 4
• Ⅲ. 결 과 10
• Ⅳ. 고 찰 14
• Ⅴ. 결 론 17
• 참고문헌 19
• 그림 및 표 23