WO2021246731A1 - 생체 내에서 항암 물질을 생성하는 방법 및 장치 - Google Patents

생체 내에서 항암 물질을 생성하는 방법 및 장치 Download PDF

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송승현
킴알버트
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숙명여자대학교산학협력단
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Definitions

  • the following description relates to a method and apparatus for generating an anticancer substance in vivo. More specifically, it relates to a technology for generating an anticancer substance by generating an electrolytic reaction inside a living body by injecting a small device into a living body and driving the small device using an ultrasonic signal generated from the outside.
  • Cancer is a representative disease that is still not conquered. There is a method of using an anticancer agent as a method for treating cancer.
  • an anticancer agent As a method for treating cancer.
  • most anticancer drugs have side effects not only on cancer cells but also on normal cells. Typical side effects include hair loss, nausea, vomiting, kidney dysfunction, tinnitus, and hearing loss.
  • a method and apparatus for generating an anticancer substance by generating an electrolytic reaction inside a living body by injecting a small device into a living body and driving the small device using an ultrasonic signal generated from the outside are disclosed.
  • the disclosed device includes an electrical energy conversion module that receives an external signal and converts the external signal into electrical energy; at least one electrode pair for causing electrolysis in the body fluid inside the living body using the electrical energy converted by the electrical energy conversion module; and a light irradiation module for irradiating light to a by-product of the electrolysis by using the electric energy converted in the electric energy conversion module.
  • the electrical energy conversion module may receive an ultrasound signal generated outside the living body and convert the ultrasound signal into electrical energy.
  • the electrical energy conversion module may include a piezoelectric element for receiving the ultrasonic signal.
  • the electrode pair includes platinum, and at least a portion of the electrode pair generates platinum cations during the electrolysis process, and the anticancer material may be a platinum-based anticancer material.
  • the apparatus may further include a rectifying circuit that converts the current generated by the electrical energy conversion module into a one-way current and provides the converted current to the electrode pair.
  • the light irradiation module may irradiate ultraviolet (ultraviolet) light.
  • the light irradiation module may induce a chemical reaction between the by-product and ions contained in the body fluid of the living body by irradiating ultraviolet light to the by-product of the electrolysis.
  • a by-product of the electrolysis may include platinum cations.
  • the platinum cation may include at least one of Pt(II) and Pt(IV).
  • the anticancer substance generated by a chemical reaction between the platinum cation and the ion contained in the body fluid of the living body may include cisplatin.
  • a device for generating an anticancer substance in vivo includes a signal generator for generating an energy transfer signal outside the living body; and an anticancer substance generating unit which is injected into the living body and generates an anticancer substance using the energy transfer signal received from the signal generating module.
  • the anticancer substance generating unit may include: an electrical energy conversion module that receives an external signal and converts the external signal into electrical energy; at least one electrode pair for causing electrolysis in the body fluid inside the living body using the electrical energy converted by the electrical energy conversion module; and a light irradiation module for irradiating light to a by-product of the electrolysis by using the electric energy converted in the electric energy conversion module.
  • the signal generator may generate an ultrasound signal
  • the electrical energy conversion module may receive the ultrasound signal generated outside the living body and convert the ultrasound signal into electrical energy
  • the electrical energy conversion module may include a piezoelectric element for receiving the ultrasonic signal.
  • the electrode pair includes platinum, and at least a portion of the electrode pair generates platinum cations during the electrolysis process, and the anticancer material may be a platinum-based anticancer material.
  • the anticancer substance generating unit may further include a rectifying circuit that converts the current generated by the electric energy conversion module into a one-way current and provides the converted current to the electrode pair.
  • the light irradiation module may irradiate ultraviolet (ultraviolet) light.
  • the light irradiation module may induce a chemical reaction between the by-product and the ionic material contained in the body fluid of the living body by irradiating ultraviolet light to the by-product of the electrolysis.
  • a by-product of the electrolysis may include platinum cations.
  • the platinum cation may include at least one of Pt(II) and Pt(IV).
  • the anticancer substance generated by the chemical reaction between the platinum cation and the ionic substance contained in the body fluid of the living body may include cisplatin.
  • energy may be delivered with high efficiency to the anticancer substance generating unit injected into the living body using ultrasound.
  • a non-toxic anticancer substance generating unit having a sufficiently small size is injected into the living body to locally generate the anticancer substance, thereby minimizing side effects or damage to the living body.
  • the anticancer substance generating unit may effectively generate a sufficient amount of the anticancer substance by causing electrolysis and accelerating a chemical reaction by irradiation with ultraviolet light.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the generation of an anticancer substance locally in a living body using an anticancer substance generating device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of an anticancer substance generating unit) according to an exemplary embodiment.
  • 3A to 3D are conceptual views illustrating a first example of a manufacturing process of an anticancer substance generating unit.
  • 4A to 4D are conceptual views illustrating a second example of a manufacturing process of an anticancer substance generating unit.
  • 5A and 5B are conceptual views exemplarily showing that the anticancer substance generating unit is driven.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the synthesis process of cisplatin.
  • FIG. 7 is a graph showing the experimental results of the ability of the anticancer substance generating device to generate the anticancer substance.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of a comparative test for anticancer performance against in vitro cultured cancer cells.
  • FIG. 9 is a view showing the effect of the anticancer substance generating device on the liver tissue removed from the experimental mouse.
  • first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another.
  • a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the generation of an anticancer substance locally in a living body using an anticancer substance generating device according to an exemplary embodiment.
  • the anticancer substance generating device may include a signal generating unit 200 and an anticancer substance generating unit 100 .
  • the signal generator 200 may generate a signal outside the living body.
  • the signal generating unit 200 may transmit energy to the anticancer substance generating unit 100 located inside the living body by generating a signal.
  • the signal generating unit 200 may transmit energy to the anticancer substance generating unit 100 by generating a radio signal such as electromagnetic waves or ultrasound.
  • the signal generating unit 200 may more effectively transmit energy to the anticancer substance generating unit 100 in the living body.
  • the strength of the wireless signal generated by the signal generator 200 may be weakened while penetrating the living tissue.
  • the signal generator 200 transmits energy using the ultrasound signal the attenuation of the signal may be reduced while the ultrasound signal penetrates the living tissue.
  • the signal generating unit 200 generates an optical signal or an electromagnetic wave signal
  • the penetration depth of the signal in the biological tissue is small, so that the energy transfer efficiency may be low.
  • the signal generator 200 generates an ultrasound signal
  • the penetration depth of the signal in the living tissue is large, so that the energy transfer efficiency may be increased.
  • the signal generator 200 may set the energy per unit area of the signal transmitted to the surface of the living body to be 750 mW/cm 2 or less. This is in consideration of US FDA standards. However, the embodiment is not limited thereto. In an extreme situation, the signal generator 200 may set the energy per unit area of the signal transmitted to the surface of the living body to be 750 mW/cm 2 or more.
  • the signal generator 200 may generate an ultrasonic signal.
  • the frequency of the ultrasonic signal may be approximately 2.3 MHz, but this is only an exemplary value, and the frequency of the ultrasonic signal may be changed to another numerical range.
  • the signal generator 200 may include a module for generating a seed signal, an amplifying module for amplifying the seed signal, an impedance matching circuit, a piezoelectric bulk ceramic, and the like therein. However, this is merely exemplary and the signal generator 200 may be changed to configurations that can be easily employed by a person skilled in the art to generate an ultrasonic signal.
  • the anticancer substance generating unit 100 may be injected into a living body.
  • the anticancer substance generating unit 100 may be injected through a biopsy needle.
  • the anticancer substance generating unit 100 may have a size similar to a grain of rice. Accordingly, the anticancer substance generating unit 100 may have a size suitable to be injected into a living body through a biopsy needle.
  • the anticancer substance generating unit 100 may be injected into a living body to reach near cancer cells. As another example, the anticancer substance generating unit 100 may be injected into a blood vessel supplying blood to cancer cells. As an example, the anticancer substance generating unit 100 may be injected into the hepatic artery as shown in FIG. 1 . The anticancer substance generating unit 100 may locally generate an anticancer substance. The anticancer substance generating unit 100 may receive a signal generated by the signal generating unit 200 outside the living body. For example, the anticancer substance generating unit 100 may receive an ultrasound signal. The anticancer substance generating unit 100 may convert the received ultrasound signal into electrical energy. The anticancer substance generating unit 100 may cause electrolysis and chemical reaction in a living body by using the electric energy.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the anticancer substance generating unit 100 according to an exemplary embodiment.
  • the anticancer substance generating unit 100 includes an electric energy conversion module 110 , a light irradiation module 140 that receives power from the electric energy conversion module 110 and irradiates light, and an electric energy conversion module ( It may include a rectifier circuit 120 receiving power from 110 to provide a unidirectional current, and an electrode pair 130 receiving current from the rectifier circuit 120 to perform electrolysis.
  • the electrical energy conversion module 110 may receive a signal generated by the signal generator 200 .
  • the electrical energy conversion module 110 may receive the signal of the signal generator 200 and convert it into electrical energy.
  • the electrical energy conversion module 110 may generate a current.
  • the electrical energy conversion module 110 may receive an ultrasonic wave and convert it into electrical energy.
  • the electrical energy conversion module 110 may include a piezoelectric element.
  • the rectifier circuit 120 may receive a current from the electrical energy conversion module 110 and convert it into a one-way current.
  • the one-way current may include a direct current as a current flowing in one direction.
  • the electrical energy conversion module 110 may receive an ultrasonic wave to generate an alternating current.
  • the rectifier circuit 120 may receive an AC current and convert it into a DC current.
  • the direct current output from the rectifier circuit 120 may be transmitted to the electrode pair 130 .
  • the electrode pair 130 may include an anode electrode and a cathode electrode.
  • the metal may be oxidized at the anode electrode.
  • the electrode pair 130 may cause an electrolysis reaction in a body fluid of a living body.
  • At least a portion of the electrode pair 130 may include platinum. Accordingly, platinum cations may be transferred to a body fluid of a living body by the oxidation reaction.
  • the anticancer substance generating unit 100 may generate a platinum-based anticancer substance.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the light irradiation module 140 may irradiate light to the electrolysis by-product using the electric energy obtained from the electric energy conversion module 110 .
  • the light irradiation module 140 may be directly connected to the electric energy conversion module 110 , or may be connected to the electric energy conversion module 110 through the rectification circuit 120 .
  • the light irradiation module 140 may irradiate ultraviolet (ultraviolet) light.
  • ultraviolet ultraviolet
  • 3A to 3D are conceptual views illustrating a first example of a manufacturing process of the anticancer substance generating unit 100 .
  • an electrode pair 130 may be installed on a substrate.
  • the electrode pair 130 may include a platinum material.
  • the electrical energy conversion module 110 and the rectifying circuit 120 may be installed on a substrate.
  • the electrical energy conversion module 110 may include a piezoelectric element.
  • the electrical energy conversion module 110 may receive ultrasonic waves to generate a current.
  • the rectifier circuit 120 may convert the current generated by the electrical energy conversion module 110 into a direct current and transmit it to the electrode pair 130 .
  • a light irradiation module 140 may be installed.
  • the light irradiation module 140 may include a light emitting diode (LED) for irradiating ultraviolet light.
  • a cover for protecting the light irradiation module 140 and the rectifier circuit 120 may be installed.
  • 4A to 4D are conceptual views illustrating a second example of a manufacturing process of the anticancer substance generating unit 100 .
  • a polyimide substrate may be provided.
  • the rectifier circuit 120 and the electrical energy conversion module 110 may be installed on a substrate.
  • an electrode pair 130 may be installed. The electrode pair 130 may be connected to the rectification circuit 120 or the electrical energy conversion module 110 .
  • a light irradiation module 140 may be installed. The light irradiation module 140 may be connected to the rectification circuit 120 or the electric energy conversion module 110 .
  • the above-described manufacturing process of the anticancer substance generating unit 100 and the shape of the anticancer substance generating unit 100 are merely examples for explaining the embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the specific shape and manufacturing process of the anticancer substance generating unit 100 may be changed within a range that can be easily changed by a person skilled in the art.
  • 5A and 5B are conceptual views exemplarily showing that the anticancer substance generating unit 100 is driven.
  • the anticancer substance generating unit 100 may be injected into the living body through the biopsy needle 10 .
  • the size of the anticancer substance generating unit 100 may be adjusted so that it can be delivered into the living body through the biopsy needle 10 .
  • the size of the anticancer substance generating unit 100 may be similar to the size of a grain of rice, but this is only an exemplary description and the embodiment is not limited thereto.
  • the anticancer substance generating unit 100 may receive a signal generated by the signal generating unit 200 after being injected into the living body.
  • the anticancer substance generating unit 100 may convert the received signal into electrical energy.
  • the anticancer substance generating unit 100 may cause an electrolytic reaction in a body fluid of a living body in the vicinity of the anticancer substance generating unit 100 by using electric energy.
  • an oxidation reaction of a metal may occur at the anode electrode of the anticancer substance generating unit 100 .
  • an oxidation reaction as shown in Formula 1 may occur.
  • Oxygen gas and chlorine gas may be generated in this process.
  • the process of generating oxygen gas and chlorine gas may be represented by Chemical Formulas 2 and 3.
  • Platinum cations can react with chlorine anions present in body fluids. Through the above reaction, the precursor of cisplatin can be created.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the synthesis process of cisplatin.
  • the light irradiation module 140 may irradiate ultraviolet light to a precursor and a body fluid of a living body.
  • the chemical reaction between the precursor and the ionized material present in the body fluid of a living body may be accelerated by irradiation of ultraviolet light.
  • Ammonia ions present in precursors and body fluids ( ) by a chemical reaction between cisplatin ( ) can be synthesized.
  • the above-described chemical reaction may be represented as shown in FIG. 6 .
  • the anticancer material generating unit 100 may generate another platinum-based anticancer material using platinum cations.
  • the anticancer substance generating unit 100 As the anticancer substance generating unit 100 generates the anticancer substance, some of the cancer cells may be destroyed to become the dead cells 30 .
  • FIG. 7 is a graph showing the experimental results of the ability of the anticancer substance generating device to generate the anticancer substance.
  • the graph shows the absorption spectrum.
  • R1 represents a first region in which a peak value is formed in the absorption spectrum of cisplatin, and may be in the vicinity of a wavelength band of approximately 285 nm.
  • R2 represents a second region in which a peak value is formed in the absorption spectrum of cisplatin, and may be approximately in the vicinity of a 301 nm wavelength band.
  • the G0 graph shows the absorption spectrum of 10 mg of the cisplatin drug stock.
  • the absorption rate is partially high in the R1 region and the R2 region, and in particular, it can be confirmed that the absorption rate is the maximum in the R2 region.
  • the G1 graph shows an absorption spectrum near the anticancer substance generating unit 100 when the signal generating unit 200 generates an ultrasonic signal of 500 mW/cm 2 for 2 hours.
  • the G2 graph shows an absorption spectrum near the anticancer substance generating unit 100 when the signal generating unit 200 generates an ultrasonic signal of 500 mW/cm 2 for 1 hour.
  • the G3 graph shows an absorption spectrum near the anticancer substance generating unit 100 when the signal generating unit 200 generates an ultrasonic signal of 180 mW/cm 2 for 2 hours.
  • the G1 graph shows an absorption spectrum near the anticancer substance generator 100 when the signal generator 200 generates an ultrasonic signal of 180mW/cm 2 for 1 hour.
  • the signal generator 200 increases the intensity of the ultrasound signal and increases the time for generating the ultrasound signal, it can be seen that more cisplatin is synthesized.
  • the G2 graph when the signal generator 200 generates an ultrasonic signal of 500 mW/cm 2 for 1 hour, the absorption spectrum near the anticancer substance generator 100 is almost similar to the absorption spectrum of 10 mg of cisplatin drug stock You can see that it is cancelled.
  • the absorption spectrum shape near the anticancer substance generating unit 100 is the absorption spectrum of 10 mg of cisplatin drug stock It is almost similar to the shape, and it can be seen that the absorption spectrum scale near the anticancer substance generating unit 100 is larger than the absorption spectrum scale of 10 mg of the cisplatin drug stock. That is, when the signal generating unit 200 generates an ultrasonic signal of 500 mW/cm 2 for 2 hours, it is possible to expect an effect beyond the topical administration of 10 mg of the existing cisplatin drug stock.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of a comparative test for anticancer performance against in vitro cultured cancer cells.
  • Graph C1 of FIG. 8 shows the number of cancer cells killed when the anticancer substance generating unit 100 electrolyzes and irradiates ultraviolet light using a separate light source.
  • Graph C2 shows the number of cancer cells killed when the anticancer substance generating unit 100 only performs electrolysis.
  • Graph C3 shows the death of cancer cells when the light source irradiation module 140 and the platinum electrode pair 130 are installed in the anticancer substance generating unit 100 and the anticancer substance generating unit 100 performs electrolysis and ultraviolet light irradiation by itself. represents the number.
  • Graph C4 shows the number of cancer cells killed when the anticancer substance generating unit 100 irradiates only ultraviolet light without electrolysis.
  • Graph C5 shows the number of cancer cells killed when the anticancer substance generating unit 100 is not operated.
  • the anticancer substance generating unit 100 irradiates only the ultraviolet light (C4), it can be seen that the cancer cells are killed more than when no operation is performed, but the effect is insignificant. It can be seen that the anticancer substance generating unit 100 exhibits an excellent anticancer effect compared to the case where only the electrolysis occurred (C2) and the case where only the ultraviolet light was irradiated (C4). When the anticancer substance generating unit 100 performs both electrolysis and ultraviolet light irradiation (C3), it can be seen that the anticancer effect is the most excellent compared to the previous cases (C2, C3, C4, C5).
  • the case of using the anticancer substance generating unit 100 (C2) It can be confirmed that the anticancer performance is not significantly inferior.
  • FIG. 9 is a view showing the effect of the anticancer substance generating device on the liver tissue ex vivo from the experimental mouse.
  • the anticancer substance generating unit 100 of the anticancer substance generating device generates an anticancer substance and kills the cancer cells by generating an electrolysis and an additional chemical reaction.
  • energy may be delivered with high efficiency to the anticancer substance generating unit injected into the living body using ultrasound.
  • a non-toxic anticancer substance generating unit having a sufficiently small size is injected into the living body to locally generate the anticancer substance, thereby minimizing side effects or damage to the living body.
  • the anticancer substance generating unit may effectively generate a sufficient amount of the anticancer substance by causing electrolysis and accelerating a chemical reaction by irradiation with ultraviolet light.

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Abstract

생체에 주입되어 항암 물질을 생성하는 장치가 개시된다. 개시된 장치는 외부 신호를 전달받아 상기 외부 신호를 전기 에너지로 변환하는 전기 에너지 변환 모듈, 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 생체 내부의 체액에 전기분해를 일으키는 적어도 하나의 전극 쌍 및 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기분해에 의한 부산물에 광을 조사하는 광 조사 모듈을 포함한다.

Description

생체 내에서 항암 물질을 생성하는 방법 및 장치
이하의 설명은, 생체 내에서 항암 물질을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 생체 내부에 소형 장치를 주입하고, 외부에서 발생시키는 초음파 신호를 이용하여 소형 장치를 구동시킴으로써 생체 내부에서 전기분해 반응을 일으켜 항암 물질을 생성하는 기술에 관한 것이다.
암은 아직까지도 정복되지 않는 대표적인 질병이다. 암을 치료하기 위한 방법으로 항암제를 사용하는 방법이 있다. 하지만, 대부분의 항암제는 암세포뿐만 아니라 정상 세포에도 부작용을 끼친다. 대표적인 부작용으로 탈모, 오심, 구토, 신장기능장애, 이명, 청력손실 등이 있다.
항암제의 부작용을 최소화하기 위해서 항암제를 암세포가 존재하는 영역에 국소적으로 투여하려는 연구가 진행되어 왔다. 그 시도 중 하나로 펌프를 삽입하여 국소적으로 항암제를 전달하는 방법이 있으나 펌프의 크기가 크기 때문에 이 또한 환자에게 큰 고통을 동반한다.
또한, 소형 장치를 투입하고자 해도 장치에 필요한 배터리 등 부품을 소형화 하는데 한계가 있으며, 장치가 합성해내는 항암제의 양이 부족해 그 성능이 떨어지는 문제가 있다.
적어도 하나의 실시 예에 따르면, 생체 내부에 소형 장치를 주입하고, 외부에서 발생시키는 초음파 신호를 이용하여 소형 장치를 구동시킴으로써 생체 내부에서 전기분해 반응을 일으켜 항암 물질을 생성하는 방법 및 장치가 개시된다.
생체에 주입되어 항암 물질을 생성하는 장치가 개시된다. 개시된 장치는 외부 신호를 전달받아 상기 외부 신호를 전기 에너지로 변환하는 전기 에너지 변환 모듈; 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 생체 내부의 체액에 전기분해를 일으키는 적어도 하나의 전극 쌍; 및 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기분해에 의한 부산물에 광을 조사하는 광 조사 모듈을 포함한다.
상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 생체의 외부에서 발생된 초음파 신호를 수신하여, 상기 초음파 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 초음파 신호를 수신하기 위한 압전 소자를 포함할 수 있다.
상기 전극 쌍은 백금을 포함하며, 상기 전극 쌍 중 적어도 일부분은 상기 전기분해 과정에서 백금 양이온을 발생시키며, 상기 항암 물질은 백금 계열의 항암 물질일 수 있다.
상기 장치는 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 생성된 전류를 일방향 전류로 변환하여 상기 전극 쌍에게 제공하는 정류 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 광 조사 모듈은 자외선(ultraviolet) 광을 조사할 수 있다.
상기 광 조사 모듈은 상기 전기분해에 의한 부산물에 자외선 광을 조사함으로써 상기 부산물과 상기 생체의 체액에 포함된 이온의 화학 반응을 유도할 수 있다.
상기 전기분해에 의한 부산물은 백금양이온을 포함할 수 있다. 백금양이온은 Pt(II) 및 Pt(IV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 백금양이온과 상기 생체의 체액에 포함된 이온의 화학 반응에 의해 생성되는 상기 항암 물질은 시스플라틴(cisplatin)을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 생체 내에서 항암 물질을 생성하는 장치가 개시된다. 개시된 장치는 상기 생체 외부에서 에너지 전달 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및 상기 생체 내부에 주입되어 상기 신호 발생 모듈로부터 수신한 상기 에너지 전달 신호를 이용하여 항암 물질을 생성하는 항암 물질 생성부;를 포함한다.
상기 항암 물질 생성부는, 외부 신호를 전달받아 상기 외부 신호를 전기 에너지로 변환하는 전기 에너지 변환모듈; 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 생체 내부의 체액에 전기분해를 일으키는 적어도 하나의 전극 쌍; 및 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기분해에 의한 부산물에 광을 조사하는 광 조사 모듈을 포함한다.
상기 신호 발생부는 초음파 신호를 발생시키고, 상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 생체의 외부에서 발생된 초음파 신호를 수신하여, 상기 초음파 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 초음파 신호를 수신하기 위한 압전 소자를 포함할 수 있다.
상기 전극 쌍은 백금을 포함하며, 상기 전극 쌍 중 적어도 일부분은 상기 전기분해 과정에서 백금 양이온을 발생시키며, 상기 항암 물질은 백금 계열의 항암 물질일 수 있다.
상기 항암 물질 생성부는 전기 에너지 변환 모듈에서 생성된 전류를 일방향 전류로 변환하여 상기 전극 쌍에게 제공하는 정류 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 광 조사 모듈은 자외선(ultraviolet) 광을 조사할 수 있다.
상기 광 조사 모듈은 상기 전기분해에 의한 부산물에 자외선 광을 조사함으로써 상기 부산물과 상기 생체의 체액에 포함된 이온성 물질의 화학 반응을 유도할 수 있다.
상기 전기분해에 의한 부산물은 백금양이온을 포함할 수 있다. 백금양이온은 Pt(II) 및 Pt(IV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 백금양이온과 상기 생체의 체액에 포함된 이온성 물질의 화학 반응에 의해 생성되는 상기 항암 물질은 시스플라틴(cisplatin)을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 초음파를 이용하여 생체 내에 주입된 항암 물질 생성부에게 높은 효율로 에너지를 전달할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 따르면, 충분히 작은 크기를 가지며 비독성의 항암 물질 생성부가 생체 내에 주입되어 항암 물질을 국소적으로 생성함으로써 생체가 받는 부작용 또는 피해를 최소화 할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 따르면 항암 물질 생성부가 전기분해를 일으키고 자외선 광 조사에 의한 화학 반응을 촉진시킴으로써 충분한 양의 항암 물질을 효과적으로 생성할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 항암 물질 생성 장치를 이용하여 생체 내부에서 국소적으로 항암 물질을 생성하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 항암 물질 생성부)의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 3a 내지 도 3d는 항암 물질 생성부의 제조 과정의 제1 예시를 나타낸 개념도이다.
도 4a 내지 도 4d는 항암 물질 생성부의 제조 과정의 제2 예시를 나타낸 개념도이다.
도 5a 및 도 5b는 항암 물질 생성부가 구동되는 것을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 6은 시스플라틴의 합성 과정을 나타낸 개념도이다.
도 7은 항암 물질 생성 장치가 항암 물질을 생성하는 능력의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 생체 외에서 배양된 암세포에 대한 항암 성능을 비교 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실험용 쥐로부터 탈체된 간 조직에 대한 항암 물질 생성 장치의 효과를 나타낸 도면이다.
실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시 예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 항암 물질 생성 장치를 이용하여 생체 내부에서 국소적으로 항암 물질을 생성하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 항암 물질 생성 장치는 신호 발생부(200) 및 항암 물질 생성부(100)를 포함할 수 있다.
신호 발생부(200)는 생체 외부에서 신호를 발생시킬 수 있다. 신호 발생부(200)는 신호를 발생시킴으로써 생체 내부에 위치한 항암 물질 생성부(100)에게 에너지를 전달할 수 있다. 예시적으로 신호 발생부(200)는 전자기파, 초음파 등의 무선 신호를 발생시킴으로써 항암 물질 생성부(100)에게 에너지를 전달할 수 있다.
신호 발생부(200)가 초음파 신호를 발생시킬 경우, 신호 발생부(200)는 생체 내부의 항암 물질 생성부(100)에게 보다 효과적으로 에너지를 전달할 수 있다. 신호 발생부(200)가 생성하는 무선 신호는 생체 조직을 투과하면서 그 강도가 약해질 수 있다. 그런데 신호 발생부(200)가 초음파 신호를 이용하여 에너지를 전달하면, 초음파 신호가 생체 조직을 투과하는 동안 신호의 감쇠량이 줄어들 수 있다. 예를 들어, 신호 발생부(200)가 광 신호 또는 전자기파 신호를 발생시키는 경우, 생체 조직에서 신호의 침투 깊이(penetration depth)가 작아 에너지의 전달 효율이 낮을 수 있다. 반면, 신호 발생부(200)가 초음파 신호를 발생시키는 경우, 생체 조직에서 신호의 침투 깊이가 커서 에너지의 전달 효율이 높아질 수 있다.
예시적으로, 신호 발생부(200)는 생체의 표면에 전달되는 신호의 단위 면적당 에너지가 750mW/cm2 이하가 되도록 할 수 있다. 이는 미국의 FDA 기준을 고려한 것이다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 극단적인 상황에서 신호 발생부(200)는 생체의 표면에 전달되는 신호의 단위 면적당 에너지가 750mW/cm2 이상이 되도록 할 수 있다.
신호 발생부(200)는 초음파 신호를 발생시킬 수 있다. 초음파 신호의 주파수는 대략 2.3 MHz 근처일 수 있으나 이는 예시적인 수치에 불과할 뿐, 초음파 신호의 주파수는 다른 수치 범위로 변경될 수 있다. 신호 발생부(200)는 내부에 시드 신호(seed signal)을 발생시키는 모듈, 시드 신호를 증폭시키는 증폭 모듈, 임피던스 매칭 회로, 압전 벌크 세라믹 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 신호 발생부(200)는 초음파 신호를 발생시키기 위해 통상의 기술자가 용이하게 채용할 수 있는 구성들로 변경될 수 있다.
항암 물질 생성부(100)는 생체 내부에 주입될 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 생검 바늘(biopsy needle)을 통해 주입될 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 쌀알과 비슷한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 항암 물질 생성부(100)는 생검 바늘을 통해 생체 내부에 주입되기 적합한 크기를 가질 수 있다.
항암 물질 생성부(100)는 생체 내부에 주입되어 암 세포 근처에 도달할 수 있다. 다른 예로 항암 물질 생성부(100)는 암 세포에 혈액을 공급하는 혈관에 주입될 수 있다. 일 예시로 항암 물질 생성부(100)는 도 1에서 나타낸 바와 같이 간 동맥에 주입될 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 국소적으로 항암 물질을 생성할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 생체 외부에서 신호 발성부(200)가 발생시킨 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 항암 물질 생성부(100)는 초음파 신호를 수신할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 수신한 초음파 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 상기 전기 에너지를 이용하여 생체 내부에서 전기분해(electrolysis) 및 화학 반응을 일으킬 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 항암 물질 생성부(100)의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 항암 물질 생성부(100)는 전기 에너지 변환 모듈(110), 전기 에너지 변환 모듈(110)로부터 전력을 공급 받아 광을 조사하는 광 조사 모듈(140), 전기 에너지 변환 모듈(110)로부터 전력을 공급 받아 일 방향 전류를 제공하는 정류 회로(120) 및 정류 회로(120)로부터 전류를 공급받아 전기분해를 수행하는 전극 쌍(130)을 포함할 수 있다.
전기 에너지 변환 모듈(110)은 신호 발생부(200)가 발생시키는 신호를 수신할 수 있다. 전기 에너지 변환 모듈(110)은 신호 발생부(200)의 신호를 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 전기 에너지 변환 모듈(110)은 전류를 생성할 수 있다. 전기 에너지 변환 모듈(110)은 초음파를 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 이를 위해 전기 에너지 변환 모듈(110)은 압전 소자를 포함할 수 있다.
정류 회로(120)는 전기 에너지 변환 모듈(110)로부터 전류를 입력 받아 일 방향 전류로 변환할 수 있다. 여기서, 일 방향 전류는 단방향으로 흐르는 전류로서 직류 전류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 에너지 변환 모듈(110)은 초음파를 수신하여 교류 전류를 발생시킬 수 있다. 정류 회로(120)는 교류 전류를 입력 받아 직류 전류로 변환할 수 있다. 정류 회로(120)에서 출력된 직류 전류는 전극 쌍(130)에 전달될 수 있다.
전극 쌍(130)은 애노드(anode) 전극과 캐쏘드(cathode) 전극을 포함할 수 있다. 애노드(anode) 전극에서 금속이 산화될 수 있다. 전극 쌍(130)은 생체의 체액에서 전기분해 반응을 일으킬 수 있다. 전극 쌍(130)의 적어도 일부분은 백금을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 산화 반응에 의해 백금 양이온이 생체의 체액에 전달될 수 있다. 이 경우, 항암 물질 생성부(100)는 백금 계열의 항암 물질을 생성할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 쌍(130)의 적어도 일 부분은 다른 금속을 포함할 수 있다. 전기분해 과정에서 다른 금속 양이온이 생체의 체액으로 전달될 수도 있다. 전극 쌍(130)이 일으키는 전기분해 부산물은 항암제를 합성하기 위한 전구물질(precursor)이 될 수 있다.
광 조사 모듈(140)은 전기 에너지 변환 모듈(110)로부터 획득한 전기 에너지를 이용하여 전기분해 부산물에 광을 조사할 수 있다. 광 조사 모듈(140)은 전기 에너지 변환 모듈(110)과 직접적으로 연결될 수도 있고, 정류 회로(120)를 통해 전기 에너지 변환 모듈(110)과 연결될 수도 있다. 예시적으로, 광 조사 모듈(140)은 자외선(ultraviolet) 광을 조사할 수 있다. 광 조사 모듈(140)이 전기분해 부산물에 광을 조사하면 전기분해 부산물과 생체의 체액에 포함된 이온화 물질 사이의 화학 반응이 촉진될 수 있다. 상기 화학 반응에 의해 항암제가 합성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 항암 물질 생성부(100)의 제조 과정의 제1 예시를 나타낸 개념도이다.
도 3a을 참조하면, 기판 상에 전극 쌍(130)이 설치될 수 있다. 전극 쌍(130)은 백금 물질을 포함할 수 있다. 도 3b을 참조하면, 기판 상에 전기 에너지 변환 모듈(110)과 정류 회로(120)가 설치될 수 있다. 전기 에너지 변환 모듈(110)은 압전 소자를 포함할 수 있다. 전기 에너지 변환 모듈(110)은 초음파를 수신하여 전류를 생성할 수 있다. 정류 회로(120)는 전기 에너지 변환 모듈(110)에서 생성된 전류를 직류 전류로 변환하여 전극 쌍(130)에 전달할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 광 조사 모듈(140)이 설치될 수 있다. 광 조사 모듈(140)은 자외선 광을 조사하는 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다. 도 3d를 참조하면, 광 조사 모듈(140)과 정류 회로(120)를 보호하기 위한 커버가 설치될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 항암 물질 생성부(100)의 제조 과정의 제2 예시를 나타낸 개념도이다.
도 4a를 참조하면, 폴리이미드(polyimide) 기판이 마련될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 기판 상에 정류 회로(120) 및 전기 에너지 변환 모듈(110)가 설치될 수 있다. 도 4c를 참조하면, 전극 쌍(130)이 설치될 수 있다. 전극 쌍(130)은 정류 회로(120) 또는 전기 에너지 변환 모듈(110)와 연결될 수 있다. 또한, 도 4d를 참조하면, 광 조사 모듈(140)이 설치될 수 있다. 광 조사 모듈(140)은 정류 회로(120) 또는 전기 에너지 변환 모듈(110)와 연결될 수 있다.
상술한 항암 물질 생성부(100)의 제조 과정과 항암 물질 생성부(100)의 형상은 실시예를 설명하기 위한 예시에 불과할 뿐 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 항암 물질 생성부(100)의 구체적인 형상과 제조 과정은 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위 내에서 변경될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 항암 물질 생성부(100)가 구동되는 것을 예시적으로 나타낸 개념도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 항암 물질 생성부(100)는 생검 바늘(10)을 통해 생체 내부에 주입될 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 생검 바늘(10)을 통해 생체 내부로 전달될 수 있도록 그 크기가 조절될 수 있다. 예를 들어, 항암 물질 생성부(100)의 크기는 쌀알의 크기와 비슷할 수 있지만 이는 예시적인 설명에 불과하며 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
항암 물질 생성부(100)는 생체 내부에 주입된 후 신호 발생부(200)가 발생하는 신호를 수신할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 수신한 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)는 전기 에너지를 이용하여 항암 물질 생성부(100) 주변에 있는 생체의 체액에 전기분해 반응을 일으킬 수 있다.
전기분해 과정에서 항암 물질 생성부(100)의 애노드 전극에서 금속의 산화 반응이 일어날 수 있다. 예를 들어, 애노드 전극이 백금을 포함하는 경우, 화학식 1에서 나타낸 것과 같은 산화 반응이 일어날 수 있다.
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000001
또한, 애노드 전극 주변에 있는 생체의 체액에 포함된 이온화 물질들은 애노드 전극에게 전자를 빼앗길 수 있다. 이 과정에서 산소 가스와 염소 가스가 발생할 수 있다. 산소 가스와 염소 가스의 발생 과정은 화학식 2 및 화학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000002
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000003
백금 양이온은 생체의 체액에 존재하는 염소 음이온과 반응할 수 있다. 상기 반응을 통해서 시스플라틴의 전구물질인
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000004
가 생성될 수 있다.
도 6은 시스플라틴의 합성 과정을 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 광 조사 모듈(140)은 전구물질과 생체의 체액에 자외선 광을 조사할 수 있다. 자외선 광의 조사에 의해 전구물질과, 생체의 체액에 존재하는 이온화 물질 사이의 화학 반응이 촉진될 수 있다. 전구물질과 생체의 체액에 존재하는 암모니아 이온(
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000005
) 사이의 화학 반응에 의해 시스플라틴(
Figure PCTKR2021006720-appb-img-000006
)이 합성될 수 있다. 상술한 화학 반응은 도 6과 같이 표현될 수 있다.
상술한 예시에서는 시스플라틴을 예시로 들었지만 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 쌍(130)이 백금 물질을 포함할 경우, 백금 양이온을 이용하여 항암 물질 생성부(100)는 백금 계열의 다른 항암 물질을 생성할 수도 있다.
항암 물질 생성부(100)가 항암 물질을 생성함에 따라 암 세포 중 일부가 파괴되어 죽은 세포(30)가 될 수 있다.
도 7은 항암 물질 생성 장치가 항암 물질을 생성하는 능력의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
그래프는 흡수 스팩트럼을 나타낸다. R1은 시스플라틴의 흡수 스팩트럼에서 피크 값이 형성되는 제1 영역을 나타내며 대략 285nm 파장 대역 근처일 수 있다. R2는 시스플라틴의 흡수 스팩트럼에서 피크 값이 형성되는 제2 영역을 나타내며 대략 301nm 파장 대역 근처일 수 있다.
G0 그래프는 시스플라틴 약물 재고품 10mg의 흡수 스팩트럼을 나타낸다. G0 그래프에서 R1 영역과 R2 영역에서 흡수율이 부분적으로 높게 형성되는 것을 확인할 수 있으며, 특히 R2 영역에서 흡수율이 최대가 되는 것을 확인할 수 있다.
G1 그래프는 신호 발생부(200)가 500mW/cm2의 초음파 신호를 2시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼을 나타낸다. G2 그래프는 신호 발생부(200)가 500mW/cm2의 초음파 신호를 1시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼을 나타낸다. G3 그래프는 신호 발생부(200)가 180mW/cm2의 초음파 신호를 2시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼을 나타낸다. G1 그래프는 신호 발생부(200)가 180mW/cm2의 초음파 신호를 1시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 신호 발생부(200)가 초음파 신호의 세기를 크게 할수록, 그리고 초음파 신호를 발생시키는 시간을 길게 할수록 시스플라틴이 많이 합성되는 것을 확인할 수 있다. G2 그래프를 참조하면, 신호 발생부(200)가 500mW/cm2의 초음파 신호를 1시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼이 시스플라틴 약물 재고품 10mg의 흡수 스팩트럼과 거의 유사해지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, G1 그래프를 참조하면, 신호 발생부(200)가 500mW/cm2의 초음파 신호를 2시간 동안 발생시킨 경우, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼 모양이 시스플라틴 약물 재고품 10mg의 흡수 스팩트럼 모양과 거의 유사하며, 항암 물질 생성부(100) 근처의 흡수 스팩트럼 스케일이 시스플라틴 약물 재고품 10mg의 흡수 스팩트럼 스케일보다 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 신호 발생부(200)가 500mW/cm2의 초음파 신호를 2시간 동안 발생시면 기존의 시스플라틴 약물 재고품 10mg을 국소적으로 투여하는 것 이상의 효과를 기대할 수 있다.
도 8은 생체 외(in vitro)에서 배양된 암세포에 대한 항암 성능을 비교 시험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8의 C1 그래프는 항암 물질 생성부(100)가 전기분해를 하되, 별도의 광원을 이용하여 자외선 광을 조사한 경우 암세포의 사멸 수를 나타낸다. C2 그래프는 항암 물질 생성부(100)가 전기분해만 수행한 경우 암세포의 사멸 수를 나타낸다. C3 그래프는 항암 물질 생성부(100)에 광원 조사 모듈(140)와 백금 전극 쌍(130)을 설치하여 항암 물질 생성부(100)가 자체적으로 전기분해와 자외선 광 조사를 수행한 경우 암세포의 사멸 수를 나타낸다. C4 그래프는 전기분해 없이 항암 물질 생성부(100)가 자외선 광만 조사한 경우 암세포의 사멸 수를 나타낸다. C5 그래프는 항암 물질 생성부(100)를 작동시키지 않은 경우의 암세포 사멸 수를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 항암 물질 생성부(100)가 자외선 광만 조사한 경우(C4) 아무런 동작도 하지 않은 경우에 비해서는 암세포가 많이 죽었지만 그 효과가 미비한 것을 확인할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)가 전기분해만 일으킨 경우(C2), 자외선 광만 조사한 경우(C4)에 비해서는 뛰어난 항암 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 항암 물질 생성부(100)가 전기분해와 자외선 광 조사를 모두 수행한 경우(C3) 이전 경우들(C2, C3, C4, C5)에 비해 가장 항암 효과가 뛰어난 것을 확인할 수 있다. 특히, 항암 물질 생성부(100)와 분리된 별도의 광원을 이용하여 이상적인 경우(C1, 생체 내에서 발생시키기 상당히 어려운 상황)와 비교하여도 항암 물질 생성부(100)를 이용한 경우(C2)의 항암 성능이 크게 뒤떨어지지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 실험용 쥐로부터 탈체된(ex vivo) 간 조직에 대한 항암 물질 생성 장치의 효과를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 쥐로부터 탈체된 간 조직에 대한 실험 결과, 항암 물질 생성 장치의 항암 물질 생성부(100)가 전기분해 및 추가적인 화학 반응을 일으킴으로써 항암물질을 생성하여 암세포를 사멸시키는 것을 확인할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 예시적인 실시예에 따른 항암 물질 생성 장치 및 방법에 관하여 설명하였다. 적어도 하나의 실시예에 따르면, 초음파를 이용하여 생체 내에 주입된 항암 물질 생성부에게 높은 효율로 에너지를 전달할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 따르면, 충분히 작은 크기를 가지며 비독성의 항암 물질 생성부가 생체 내에 주입되어 항암 물질을 국소적으로 생성함으로써 생체가 받는 부작용 또는 피해를 최소화 할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 따르면 항암 물질 생성부가 전기분해를 일으키고 자외선 광 조사에 의한 화학 반응을 촉진시킴으로써 충분한 양의 항암 물질을 효과적으로 생성할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (16)

  1. 생체에 주입되어 항암 물질을 생성하는 장치에 있어서,
    외부 신호를 전달받아 상기 외부 신호를 전기 에너지로 변환하는 전기 에너지 변환 모듈;
    상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 생체 내부의 체액에 전기분해를 일으키는 적어도 하나의 전극 쌍; 및
    상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기분해에 의한 부산물에 광을 조사하는 광 조사 모듈을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 생체의 외부에서 발생된 초음파 신호를 수신하여, 상기 초음파 신호를 전기 에너지로 변환하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 초음파 신호를 수신하기 위한 압전 소자를 포함하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 쌍은 백금을 포함하며,
    상기 전극 쌍 중 적어도 일부분은 상기 전기분해 과정에서 백금 양이온을 발생시키며,
    상기 항암 물질은 백금 계열의 항암 물질인 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 변환 모듈에서 생성된 전류를 일방향 전류로 변환하여 상기 전극 쌍에게 제공하는 정류 회로를 더 포함하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 조사 모듈은 자외선(ultraviolet) 광을 조사하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 조사 모듈은 상기 전기분해에 의한 부산물에 자외선 광을 조사함으로써 상기 부산물과 상기 생체의 체액에 포함된 이온의 화학 반응을 유도하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기분해에 의한 부산물은 백금양이온을 포함하고,
    상기 백금양이온과 상기 생체의 체액에 포함된 이온의 화학 반응에 의해 생성되는 상기 항암 물질은 시스플라틴(cisplatin)을 포함하는 장치.
  9. 생체 내에서 항암 물질을 생성하는 장치에 있어서,
    상기 생체 외부에서 에너지 전달 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및
    상기 생체 내부에 주입되어 상기 신호 발생 모듈로부터 수신한 상기 에너지 전달 신호를 이용하여 항암 물질을 생성하는 항암 물질 생성부;를 포함하며,
    상기 항암 물질 생성부는,
    외부 신호를 전달받아 상기 외부 신호를 전기 에너지로 변환하는 전기 에너지 변환모듈; 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 생체 내부의 체액에 전기분해를 일으키는 적어도 하나의 전극 쌍; 및 상기 전기 에너지 변환 모듈에서 변환된 전기 에너지를 이용하여 상기 전기분해에 의한 부산물에 광을 조사하는 광 조사 모듈을 포함하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 발생부는 초음파 신호를 발생시키고,
    상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 생체의 외부에서 발생된 초음파 신호를 수신하여, 상기 초음파 신호를 전기 에너지로 변환하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 변환 모듈은 상기 초음파 신호를 수신하기 위한 압전 소자를 포함하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전극 쌍은 백금을 포함하며,
    상기 전극 쌍 중 적어도 일부분은 상기 전기분해 과정에서 백금 양이온을 발생시키며,
    상기 항암 물질은 백금 계열의 항암 물질인 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 항암 물질 생성부는 전기 에너지 변환 모듈에서 생성된 전류를 일방향 전류로 변환하여 상기 전극 쌍에게 제공하는 정류 회로를 더 포함하는 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 조사 모듈은 자외선(ultraviolet) 광을 조사하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 조사 모듈은 상기 전기분해에 의한 부산물에 자외선 광을 조사함으로써 상기 부산물과 상기 생체의 체액에 포함된 이온성 물질의 화학 반응을 유도하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기분해에 의한 부산물은 백금양이온을 포함하고,
    상기 백금양이온과 상기 생체의 체액에 포함된 이온성 물질의 화학 반응에 의해 생성되는 상기 항암 물질은 시스플라틴(cisplatin)을 포함하는 장치.
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