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제107회 대한화학회 학술발표회, 총회 및 기기전시회 안내 저온 대기압 플라즈마의 생의학 응용

등록일
2011년 2월 25일 19시 38분 53초
접수번호
1745
발표코드
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발표시간
목 15시 : 00분
발표형식
심포지엄
발표분야
KCS School - 플라스마기술과 산업적 응용
저자 및
공동저자
서영식
포항공과대학교 전자전기공학과, Korea
대기압 플라즈마는 다양한 생의학 분야(암치료, 치아미백, 상처치유, 멸균)에 높은 적용 가능성을 보여준다. 그 이유는 대상 물질에 열 손상을 최소화할 수 있는 저온 처리 특성과 생의학 분야에 중요 인자인 활성종을 다량으로 발생시키기 때문이다 [1-2]. 이와 더불어, 대기압 플라즈마는 고가의 진공 장비를 필요로 하지 않고 소규모의 전력공급 장치로 구동이 가능하기 때문에 저비용, 소형화 특성을 보유하고 있어 산업화에 강점을 갖는다. 다양한 생의학 응용 분야 중 대기압 플라즈마의 강력한 멸균 특성 연구가 먼저 시작되었지만, 현재 큰 관심을 끄는 분야는 세포의 사멸 유발 또는 생장 촉진과 연관이 있는 암치료와 상처치유이다 [3-4]. 피부암 세포를 대상으로 한 실험을 위해 20 kHz 정현파로 구동되는 플라즈마 장치를 고안하였고 플라즈마 효과를 암세포에만 선택적으로 증대시키기 위해 항체-금나노입자 중합체를 암 세포에 주입시켰다. 그 결과 항체- 금나노입자 중합체에 플라즈마를 처리한 경우 피부암 세포의 사멸율은 74%로서 대조군에 비하여 2배에서 5배까지 증가하였다. 또한 플라즈마 처리는 세포의 DNA에 손상을 유발시키며 이를 통해 암세포의 자멸사를 유도한다 [5]. 플라즈마는 세포의 생장 촉진에도 영향을 미쳤으며, 플라즈마 처리 후 심한 상처가 빠르게 치유되는 것이 입증되었다 [6]. 현재 세포에 영향을 미치는 플라즈마의 정확한 성분에 관한 연구가 다양하게 행해지고 있다. 치아 미백에 대한 대기압 플라즈마의 적용은 최근 급부상하고 있다 [7-9]. 대기압 플라즈마를 기존 치아 미백에 사용되는 과산화수소와 함께 발치된 치아에 10분간 처리하였을 때 미백제만을 사용한 경우에 보다 치아의 색상 변화가 2배 이상 증가하였으며, 치아 표면의 단백질도 깨끗이 제거되었다. 또한 저주파 플라즈마보다 많은 강점을 갖는 고주파 플라즈마를 활용하여 지혈과 충치균을 처리하였으며 그 탁월한 효과가 입증되었다 [10-12]. 혈액 응고 실험을 위해 30초 정도 짧은 플라즈마 처리만으로도 자연 응고에 비해 지혈 효과가 뛰어났으며, 충치를 발생시키는 대표적인 구강균인 S.mutans을 대상으로 한 실험에서 30초 미만의 처리로 멸균의 지표인 10-6 만큼의 멸균능력을 확인하였다. 대기압 플라즈마의 생의학 응용 기술의 최적화를 위해서는 세포로 대변되는 처리 물질과 대기압 플라즈마의 상호 관계, 여러 조건하에서의 대기압 플라즈마의 특성 변화, 응용별 기저 기작에 대한 이해와 연구가 필요하며, 시뮬레이션의 활용과 다학제간 협력 연구가 중요하다.

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