KR20230114435A - Led와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED를 이용한 광학 자극부와 초음파 자극을 이용한 초음파 자극부를 통해 암 세포의 증식을 억제시키기 위한 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈에 관한 것이다.
또한, 암 세포의 증식을 억제시키기 위해 광학 자극을 인가하기 위한 광학 자극부와 초음파 자극을 인가하기 위한 초음파 자극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈{cancer cell proliferation inhibition module using LED and ultrasound}

본 발명은 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED를 이용한 광학 자극부와 초음파 자극을 이용한 초음파 자극부를 통해 암 세포의 증식을 억제시키기 위한 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈에 관한 것이다.

의학 관련 기술이 급속도로 발전한 오늘날에 있어서도 암은 아직 완전히 극복되지 아니한 질병이며, 아직도 많은 사람들이 암 진단을 받고, 암 또는 그와 관련된 합병증으로 인해 사망하고 있다.

이에 따라 암을 미리 진단하여 예방하고 암을 치료하기 위한 방법 및 장치에 대해 오래 전부터 많은 연구가 진행되고 있으며, 이와 같이 암과 관련된 생명과학 기술의 발전에 따라 종래로부터 암치료에 관한 여러 장치 및 방법들이 사용되고 있다.

다양한 암세포 치료기기 중 빛을 이용한 치료는 광역학적 치료 (PhotoDynamicTherapy, PDT)와 광열치료(Photothermal Therapy, PTT) 라는 새로운 분야로 분류되어 발전하고 있는 치료법이다.

PDT는 광감각제를 도포하거나 주사한 후에 빛을 조사함으로써 빛에 의해 활성화된 광감각제에 의해 직간접적으로 병변부위를 치료하는 치료법이다.

이러한 PDT를 암치료에 이용하는 원리는 직접적 광학적 성분에 의한 것이라기 보다는 빛에 민감한 광감작제를 환자에 투여하고, 일정시간이 지나면 암조직 세포에만 광감작제가 선택적으로 축적이 되고, 상기 광감작제에 맞는 특정파장의 레이저를 환부에 조사하면 정상조직에는 아무런 반응없이 암조직만을 특이적으로 제거할 수 있는 것이다.

그러나, 실제 암조직 세포에 광감각제가 선택적으로 축적되기가 매우 어렵다는 과학적 이유로 오늘날 PDT를 활용한 다양한 암세포의 치료를 연구하고 있으나, 현실적으로 활용되고 있지는 않은 실정이다.

또한, PDT는 암에 대한 치료분야보다는 피부과질환 치료 및 감염, 상처의 치료 분야에 임상적으로 이용되고 있다.

장치적인 측면에서 볼 때, 광역학 치료장치는 레이저 등 특정 파장의 빛을 발생시켜 광감작제를 활성화시키는 광원 발생장치와, 상기 광원 발생장치로부터 환부까지 빛을 전달하는 광섬유 케이블 등의 광전달장치와, 상기 광전달장치를 통해 전달된 빛을 환부에 조사하는 광조사장치로 구성되어 있다.

피부암 등의 표재성 종양을 광역학적 치료방법으로 치료하려는 연구에서 일부 연구적 차원에서 세포실험이나 일부 동물실험에서 효과가 있다는 것을 찾아볼 수 있으나, 실제적으로 사용되지 않고 있는 치료법으로, 이유는 표재성 종양의 제1치료원칙은 수술이며, 표재성 종양은 수술로 일차적 제거가 가능하기 때문이다.

또한, 아직까지 심부에 존재하는 종양을 광역학적 치료법으로 치료하고 있는 예가 없는 것은 종양에 정확하게 조사할 수 있기 위해서는 종양의 위치 및 종양의 개수를 파악해야 하는데 이러한 것이 매우 어렵기 때문이며, 암세포에 대한 광감각제 축적의 문제 및 독성의 문제, 광조사의 방법론적인 어려움 등이 산재해 있기 때문이다.

광열치료(PTT)에 의한 치료 또한 빛을 받아 공명 등을 일으켜 열에너지로 전환시킬 수 있는 매개체 즉, 골드 나노입자 등을 주사한 후 실시하는 것으로 빛에 의한 직접적 치료효과를 보여주는 것은 아니다.

특히, 종래의 치료법은 고가의 치료비용에 의해 사용이 제한적인 문제점이 있었다.

이후, 한국공개특허 제10-2016-0007408호 "청색광 엘이디를 이용한 암세포 성장억제 및 고사장치"가 개발되었으나, 치료광만을 이용해서는 치료효과가 저조한 문제점이 있었다.

이에 따라, 광학적 자극에 따른 발열 현상을 낮추면서, 비침습적 치료효과를 보다 높이기 위한 기술 개발의 필요성이 제기되고 있다.

한국공개특허 제10-2016-0007408호 "청색광 엘이디를 이용한 암세포 성장억제 및 고사장치"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광학적 자극에 따른 발열 현상을 낮추면서, 비침습적 치료효과를 보다 높이기 위한 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈은 암 세포의 증식을 억제시키기 위해 광학 자극을 인가하기 위한 광학 자극부와 초음파 자극을 인가하기 위한 초음파 자극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광학 자극부는 LED를 이용하여 500 ~ 550nm의 파장을 가지는 제1 파장영역의 광과 400 ~ 450nm의 파장을 가지는 제2 파장영역의 광 중 적어도 어느 하나 이상의 광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광학 자극부는 3 ~ 7W/sr의 복사 출력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초음파 자극부는 0.1 ~ 2MHz, 90 ~ 200mVpp의 초음파를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈에 의하면, 광학 자극을 인가하기 위한 광학 자극부와 초음파 자극을 인가하기 위한 초음파 자극부를 복합적으로 사용함으로써, 광학적 자극에 따른 발열 현상을 낮추면서, 비침습적 치료효과를 보다 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈을 이용한 실험 결과.
도 2는 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈의 HeLa 세포에 대한 비교 그래프.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈을 이용한 실험 결과이며, 도 2는 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈의 HeLa 세포에 대한 비교 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈은 암 세포의 증식을 억제시키기 위해 광학 자극을 인가하기 위한 광학 자극부와 초음파 자극을 인가하기 위한 초음파 자극부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 광학 자극부는 3 ~ 7W/sr의 복사 출력을 제공하도록 실시됨이 바람직하다.

또한, 상기 광학 자극부는 LED를 이용하여 녹색 계열의 500 ~ 550nm의 파장을 가지는 제1 파장영역의 광을 조사하거나, 청색 계열의 400 ~ 450nm의 파장을 가지는 제2 파장영역의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.

또는, 제1 파장영역의 광과 제2 파장영역의 광 중 적어도 어느 하나 이상의 광을 조사하도록 구성될 수도 있다.

또 다른 실시예로써, 상기 광학 자극부가 조사되는 광의 파장을 점진적으로 조절하여 변화시키면서 조사하거나, 기 설정된 시간간격으로 파장을 변경하면서 조사하도록 구성될 수도 있다.

또는, 기 설정된 시간간격으로 점멸하면서 광을 조사하여 급격한 온도 상승을 방지하도록 실시될 수도 있다.

또한, 상기 초음파 자극부는 0.1 ~ 2MHz, 90 ~ 200mVpp의 초음파를 제공하도록 구성될 수 있으며, 기 설정된 시간동안 연속되거나, 기 설정된 시간간격으로 동작과 정지를 반복하도록 실시될 수도 있다.

또는, 초음파의 파장 및 진동수를 기 설정된 범위 내에서 변동시키면서 제공하도록 실시될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈을 이용하여 5일간 매일 30분간 자극을 인가한 것을 대조군과 비교하면, 도 1에 도시된 바와 같은 실험결과를 확인할 수 있다.

특히, 자궁경부암세포(HeLa 세포)는 초음파 자극부를 통해 초음파만 가한 실험군 US와 광학 자극부를 통해 광만을 조사한 실험군 LED 보다 초음파 자극부를 통해 초음파를 가하면서 광학 자극부를 통해 광을 조사한 실험군 LED+US의 세포 성작억제 효과가 보다 효과적인것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (4)

1. 암 세포의 증식을 억제시키기 위해 광학 자극을 인가하기 위한 광학 자극부와;
   초음파 자극을 인가하기 위한 초음파 자극부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광학 자극부는
   LED를 이용하여 500 ~ 550nm의 파장을 가지는 제1 파장영역의 광과 400 ~ 450nm의 파장을 가지는 제2 파장영역의 광 중 적어도 어느 하나 이상의 광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는
   LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 광학 자극부는
   3 ~ 7W/sr의 복사 출력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는
   LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 초음파 자극부는
   0.1 ~ 2MHz, 90 ~ 200mVpp의 초음파를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는
   LED와 초음파를 이용한 암세포 증식억제 모듈.