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높은 항균 효과를 가지는 플라즈마 치료법

동향 개요

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기관명 NDSL
작성자 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
작성일자 2020-05-18 00:00:00.000
내용 미국 펜실베이니아 주립대학(Penn State University)의 연구진은 저온 플라즈마와 플라즈마 활성화 방법이 효과적인 항균 치료법이라는 것을 증명했다. 이번 연구에서는 액체에서 직접 플라즈마를 생성하는 독특한 방법을 제안했다. 저온 플라즈마는 기존의 의학 분야 문제점을 해결할 수 있기 때문에 점점 더 많은 관심을 끌고 있다. 전 세계적으로 많은 연구들은 암 치료와 만성 창상 치료를 위해서 플라즈마 의학(plasma medicine)을 조사하고 있다. 이번 연구는 상온과 대기압에서 항균 특성을 가지는 플라즈마 제트를 사용했다. 플라즈마는 물질의 네 번째 상태로서 일반적으로 수천 도에서 수백만 도로 매우 뜨겁다. 대기압 또는 액체에서 생성된 플라즈마를 사용하면 아무 것도 태우지 않으면서 항균 효과를 가지는 분자와 원자를 만들 수 있다. 그래서 이번 연구에서는 다양한 유형의 반응성 입자를 플라즈마로 생성하여 세균들을 박멸할 수 있었다. 이번에 사용된 플라즈마 기술은 공기 중에 존재하는 분자로부터 다량의 반응성 산소 종 또는 반응성 입자를 생성한다. 대장균과 황색포도상구균과 같은 세균들을 대상으로 플라즈마 효과를 확인했을 때, 유의미한 결과를 도출했고 많은 세균 변종을 죽인다는 것을 확인했다. 또한 세균은 플라즈마 처리에 대해서 어떠한 내성도 가지지 못했다. 이것은 세균들이 돌연변이를 통해 항생제에 내성을 갖는 것과 비교했을 때 매우 중요한 사실이다. 항생제는 세균의 특정 대사 경로(필수 단백질 또는 핵산)를 표적으로 한다. 따라서 항생제는 세균 세포 속에 들어가서 특정 표적을 찾은 다음에 결합해야 한다. 항생제의 진입 능력의 감소 등과 같은 박테리아 돌연변이가 발생하면 항생제의 효과가 떨어지게 된다. 그에 비해서 플라즈마 처리는 박테리아를 감소시킬 수 있고 인간 세포에 부정적인 영향을 미치지 않을 정도의 낮은 농도에서 다양한 활성 산소종을 생성한다. 이번 연구에서는 액체에 직접 플라즈마를 생성할 수 있도록 설계되었다. 향후에 심혈관 감염을 직접 치료하기 위해서 혈액 속에 플라즈마를 생성할 계획이다. 이것이 가능하기 위해서는 높은 전압과 큰 전류가 필요하다. 플라즈마 시스템에 유전체 또는 전기 절연 재료를 사용해서 환자에게 도달되는 전류 및 에너지를 최소화할 것이다. 플라즈마를 생성하는데 사용되는 재료는 높은 온도에 견딜 수 있어야 하기 때문에 유리와 세라믹을 사용할 예정이다. 생체친화성 폴리머는 생물학적 액체에서 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있지만 제한적인 수명을 가진다. 따라서 새롭고 독특한 플라즈마 생성 설계를 통해서 수명을 연장할 수 있는 더 낮은 강도의 플라즈마 방전을 생성하도록 해야 할 것이다. 기존의 연구들은 서로 다른 세균들이 어떻게 질병을 발생시키는지를 이해하고 숙주 면역 반응이 어떻게 세균을 제거하는지를 이해하는 연구를 수행하고 있다. 이런 접근방식은 점진적이고 시간이 많이 소모된다. 이번 연구는 세균과 직접적이고 빠르게 싸울 수 있기 때문에 이 분야에 새로운 혁신을 불러올 수 있을 것이다.
출처
원문URL 미국 펜실베이니아 주립대학(Penn State University)의 연구진은 저온 플라즈마와 플라즈마 활성화 방법이 효과적인 항균 치료법이라는 것을 증명했다. 이번 연구에서는 액체에서 직접 플라즈마를 생성하는 독특한 방법을 제안했다. 저온 플라즈마는 기존의 의학 분야 문제점을 해결할 수 있기 때문에 점점 더 많은 관심을 끌고 있다. 전 세계적으로 많은 연구들은 암 치료와 만성 창상 치료를 위해서 플라즈마 의학(plasma medicine)을 조사하고 있다. 이번 연구는 상온과 대기압에서 항균 특성을 가지는 플라즈마 제트를 사용했다. 플라즈마는 물질의 네 번째 상태로서 일반적으로 수천 도에서 수백만 도로 매우 뜨겁다. 대기압 또는 액체에서 생성된 플라즈마를 사용하면 아무 것도 태우지 않으면서 항균 효과를 가지는 분자와 원자를 만들 수 있다. 그래서 이번 연구에서는 다양한 유형의 반응성 입자를 플라즈마로 생성하여 세균들을 박멸할 수 있었다. 이번에 사용된 플라즈마 기술은 공기 중에 존재하는 분자로부터 다량의 반응성 산소 종 또는 반응성 입자를 생성한다. 대장균과 황색포도상구균과 같은 세균들을 대상으로 플라즈마 효과를 확인했을 때, 유의미한 결과를 도출했고 많은 세균 변종을 죽인다는 것을 확인했다. 또한 세균은 플라즈마 처리에 대해서 어떠한 내성도 가지지 못했다. 이것은 세균들이 돌연변이를 통해 항생제에 내성을 갖는 것과 비교했을 때 매우 중요한 사실이다. 항생제는 세균의 특정 대사 경로(필수 단백질 또는 핵산)를 표적으로 한다. 따라서 항생제는 세균 세포 속에 들어가서 특정 표적을 찾은 다음에 결합해야 한다. 항생제의 진입 능력의 감소 등과 같은 박테리아 돌연변이가 발생하면 항생제의 효과가 떨어지게 된다. 그에 비해서 플라즈마 처리는 박테리아를 감소시킬 수 있고 인간 세포에 부정적인 영향을 미치지 않을 정도의 낮은 농도에서 다양한 활성 산소종을 생성한다. 이번 연구에서는 액체에 직접 플라즈마를 생성할 수 있도록 설계되었다. 향후에 심혈관 감염을 직접 치료하기 위해서 혈액 속에 플라즈마를 생성할 계획이다. 이것이 가능하기 위해서는 높은 전압과 큰 전류가 필요하다. 플라즈마 시스템에 유전체 또는 전기 절연 재료를 사용해서 환자에게 도달되는 전류 및 에너지를 최소화할 것이다. 플라즈마를 생성하는데 사용되는 재료는 높은 온도에 견딜 수 있어야 하기 때문에 유리와 세라믹을 사용할 예정이다. 생체친화성 폴리머는 생물학적 액체에서 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있지만 제한적인 수명을 가진다. 따라서 새롭고 독특한 플라즈마 생성 설계를 통해서 수명을 연장할 수 있는 더 낮은 강도의 플라즈마 방전을 생성하도록 해야 할 것이다. 기존의 연구들은 서로 다른 세균들이 어떻게 질병을 발생시키는지를 이해하고 숙주 면역 반응이 어떻게 세균을 제거하는지를 이해하는 연구를 수행하고 있다. 이런 접근방식은 점진적이고 시간이 많이 소모된다. 이번 연구는 세균과 직접적이고 빠르게 싸울 수 있기 때문에 이 분야에 새로운 혁신을 불러올 수 있을 것이다.
내용 http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=TREND&cn=GTB2020005597
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주제어 (키워드) 1. 항균; 플라즈마; 의약 2. antibacterial; plasma; medicine