레이저의 항산화, 항염증 및 진통효과 (기존 NSAID와의 비교연구)
김옥준, 최홍란,
소속 상세정보
김옥준 ( Kim Ok-Joon ) - 전남대학교 치의학전문대학원 구강병리학
최홍란 ( ) - 전남대학교 치의학전문대학원 구강병리학
KMID : 0362720090470030151
Abstract
빛을 이용한 의학으로의 적용은 여러 가지를 들 수 있는데, 대표적인 예가 레이저이다. 레이저는 레이저 빛을 방출하는 매질의 종류에 따라서 CO2, He-Ne, Ar, Eximer 등의 기체성 매질의 레이저, Rhodamin, Cyanine 등의 액체 레이저, 그리고 Ruby나 Nd;Yag, Ti;Sapphire 등의 고체 레이저 등이 있으며, GaAs, GaAlAs 등의 반도체 레이저도 개발되어 있다. 이러한 레이저는 매질을 통하여 방출되는 레이저 빛의 파장이나 레이저 자체의 주파수, 혹은 세기에 따라 적용되는 영역이 다르며 ,적용하고자 하는 영역의 빛의 흡수 대역의 파장에 따라 다양한 영역에서 사용 하고 있다. 그림1. 에서는 각각의 특이적 파장의 빛을 방출하는 다양한 종류의 레이저를 나타내었다. 그림 1. 특이적 파장의 레이저 특정 파장의 레이저를 이용하는 예로서, 피부에 드러나는 모세혈관을 제거하고자 하는 경우, 헤모글로빈이 최대한 흡수하는 파장대의 Fd Nd;Yag 레이저 빛을 이용하게 되면 모세 혈관내의 헤모글로빈에만 대부분의 레이저 빛이 흡수되어 흡수된 빛이 목표한 조직에 열적인 효과를 갖게 되어 목표한 곳을 evaporation시켜 모세 혈관을 제거하는 기능을 갖는다. 그림 2에서는 생체 내 조직이나 물질에서 각각의 빛의 파장에 대하여 흡수율을 나타내었다. 보는 바와 같이 500nm 근방에서의 빛은 대부분 물보다는 멜라민이나 헤모글로빈 등의 생체 내 조직에 흡수되므로 이러한 조직을 자극하거나 혹은 제거하기 위해서는 500nm 근방의 레이저를 이용하게 된다. 그림 2. 각 파장에 따른 레이저 빛의 조직 흡수도 이러한 레이저를 이용할 때 또 다른 중요한 요소는 빛의 세기이다. 주로 원하는 조직의 절개 및 제거를 위한 시술을 하고자 할 때는 500mW 이상의 고출력(hard type)을 가진 레이저를 사용하여 메스 대용으로서 수술에 이용되며, 500mW 이하의 저출력 레이저(low level laser, soft type)의 경우 세포 활성을 위한 자극이나, 레이저의 직진성 특징을 이용한 조직의 진단 등에 이용 되어 진다. 가장 범용으로 이용되는 알곤 레이저는 500mW 이하의 저출력의 세기로서 457~520nm의 가시광선 파장을 지니고 있으면서 레진 중합(resin curing), 치아미백(bleaching) 및 치아 균열(crack) 부위나 우식이 있는 부위에서 형광되는 점을 이용한 진단 등에 이용되고 있다. 다이오드 레이저는 650nm의 근적외선에서부터 810nm의 적외선으로서, 고출력 타입으로는 5000mW 이상으로 주로 수술용 메스 대용으로 적용되며, 저출력 타입으로는 동통치료를 중심으로 신경증, 관절염, 궤양 등 상처 치유에 적용할 수 있으며, 최근 골 재생을 촉진 시켜 골 유착을 얻기 위해 임플란트 시술에 이용되기도 한다. 이 같은 레이저는, 기구의 특성상 빛의 집적(coherence) 및 직진성을 지니며, 이로 인하여 조직에서 과도한 열로 인한 부작용이 발생할 수 있다. 즉 조직 내 한 점에 과도하게 집적이 되는 경우, 생체에서는 과도한 열이 발생하게 되며, 주위 정상 조직에 손상을 가져올 수 있는 위험성을 내포하게 된다. 즉 이렇게 발생된 열은 세포나 조직에 손상을 가져오며, 예기치 못한 사고를 일으키기도 한다. 따라서 이러한 저출력의 레이저를 이용하는 경우라도 대부분 빛의 세기를 매우 낮추어 사용하게 되고, 시술에 있어서도 환자 혹은 시술자의 주의가 매우 요망된다. 앞서 서술한 바와 같이 최근 이러한 의료용으로 사용되는 레이저 장비에 있어서 500mW급 이하의 저출력의 레이저 장비를 이용한 술식의 경우 세포를 자극하여 생체 활성을 증진시키는 용도로서 많이 이용되고 있다. 생체에서의 저출력 레이저에 의한 빛의 흡수는 특정 파장을 가진 빛이 생체의 특정 부위나 특정 세포에 흡수되어 조직 및 세포의 생물학적 활성을 증진시키고, 다시 말해 특정 유전자를 발현을 조절하여 임상 효과를 나타내게 된다. 이러한 특정 광원을 이용한 생체 자극의 경우 생체의 각 조직이나 세포는 빛의 특정 파장에 의해 선택적으로 흡수되어 생체 자극 효과를 갖게 되고, 이에 따라 임상적 효과를 보인다고 알려져 있다. 특히 최근 NASA의 보고에 따르면 레이저의 파장과 동일한 파장의 다른 빛을 사용한 경우에도 레이저와 같은 임상적 효과가 있음을 밝혔고, 이는 레이저 자체의 특성(빛의 집적화)으로 인한 임상 효과라기보다는 레이저가 지닌 빛의 파장에 이유가 있음을 시사한다. 따라서 레이저의 단점을 피하면서도 세포가 잘 흡수하는 파장의 광원이 있다면 세포 활성을 증가시키는 효과를 보일 수 있다. 우리는 빛 파장에 의한 결과를 확인하기 위해 레이저와 같은 파장대의 light emitting diodes(LEDs)를 이용하여 빛의 항염증, 항산화, 진통 효과에 대해 관찰해 보았다.
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