LED 광원을 이용한 의학적 치료는 치유(healing) 와 염증발생의 억제 특성으로 설명될 수 있고, 대부분의 경우 외과적 치료에 대해 부가적으로 도입하는 열적 치료를 다루는 경우가 많다. 그러나, 최근 LED 광원을 이용한 의학적 치료는 사용되는 파장 또는 조합된 파장의 분류에 따라 다양한 분야로 구분된다. 즉, 다양한 피부질환에 독립적으로 사용될 수 있는 것이다. LED 광원을 이용한 다양한 의학적 치료의 예를 나타낸 것 이다.
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| LED 광원을 이용한 의학적 치료의 예 |
1. 상처 치유
초기 LED 광원을 이용한 피부질환 치료는 상처 치료를 목적으로 하였다. 가시광 및 근적외선 영역의 다양한 파장을 갖는 LED 광원은 뮤린 섬유아세포, 쥐 골아세포(osteoblast), 쥐 골근세포(skeletal muscle cell) 및 휴먼 상(epithelial cell) 등의 다양한 세포선(cell line)에 존재하는 세포의 성장을 증가시켰다. 상처의 크기 감소 및 상처의 봉합 속도 증가에 대한연구결과가 발표되었으며, 특히 인간 피부 세포의 빠른 상처 치유와 봉합에 대한 긍정적인 연구결과들이 발표되었다.
특히 외과적 수술 이후 LED 광원을 조사하였을때, 부기(swelling), 삼출성(oozing), 각질화(crusting), 고통(pain), 홍반(erythema)의 부작용이 현저히 줄어듦을 보고하였다. 괴저성(necrotic) 상처를 갖는 피부의 치유를 위해서는 근적외선 영역의 파장이 metalloproteinases 생산의 증가가 상처치유에 도움을 주었음을 보고하였다.
초기 LED 광원을 이용한 피부질환 치료는 상처 치료를 목적으로 하였다. 가시광 및 근적외선 영역의 다양한 파장을 갖는 LED 광원은 뮤린 섬유아세포, 쥐 골아세포(osteoblast), 쥐 골근세포(skeletal muscle cell) 및 휴먼 상(epithelial cell) 등의 다양한 세포선(cell line)에 존재하는 세포의 성장을 증가시켰다. 상처의 크기 감소 및 상처의 봉합 속도 증가에 대한연구결과가 발표되었으며, 특히 인간 피부 세포의 빠른 상처 치유와 봉합에 대한 긍정적인 연구결과들이 발표되었다.
특히 외과적 수술 이후 LED 광원을 조사하였을때, 부기(swelling), 삼출성(oozing), 각질화(crusting), 고통(pain), 홍반(erythema)의 부작용이 현저히 줄어듦을 보고하였다. 괴저성(necrotic) 상처를 갖는 피부의 치유를 위해서는 근적외선 영역의 파장이 metalloproteinases 생산의 증가가 상처치유에 도움을 주었음을 보고하였다.
2. 염증 치유
자유 라디칼(radical)은 무증상의 염증을 일으키는 것으로 알려져 있다. 염증은 다양한 경로를 통해 유발되는데 태양 빛이나 화학물질에 대한 우리 몸의 면역 반응에 의해 생산된 효소의 산성화에 의해 발생 된다. LED 광원을 이용한 치료는 염증 유발자의 역반응에 의한 병변을 제거하는 방법을 통해 가능하다. 635nm 파장의 광을 인간 잇몸의 섬유아세포에 조사
하는 경우 PGE2 합성을 억제하여 염증 발생을 저하시킬 수 있음을 보고하였다. LED 광원의 조사는 홍반의 명확한 구분을 도왔으며 펄스 다이 레이저 치료로 상처를 입은 환자의 치유에서 불편함을 최소화 하였다. LED 광원은 MMP를 억제하는데 MMP의 억제는 염증이 있는 세포조직의 낭창을 줄일 수 있음을 보고하였다.
자유 라디칼(radical)은 무증상의 염증을 일으키는 것으로 알려져 있다. 염증은 다양한 경로를 통해 유발되는데 태양 빛이나 화학물질에 대한 우리 몸의 면역 반응에 의해 생산된 효소의 산성화에 의해 발생 된다. LED 광원을 이용한 치료는 염증 유발자의 역반응에 의한 병변을 제거하는 방법을 통해 가능하다. 635nm 파장의 광을 인간 잇몸의 섬유아세포에 조사
하는 경우 PGE2 합성을 억제하여 염증 발생을 저하시킬 수 있음을 보고하였다. LED 광원의 조사는 홍반의 명확한 구분을 도왔으며 펄스 다이 레이저 치료로 상처를 입은 환자의 치유에서 불편함을 최소화 하였다. LED 광원은 MMP를 억제하는데 MMP의 억제는 염증이 있는 세포조직의 낭창을 줄일 수 있음을 보고하였다.
3. 피부 재활(Rejuvenation)
태양 빛에 의해 손상된 피부에 있어서, 콜라겐 합성은 MMP의 증가와 함께 줄어든다. 따라서, 피부 노화의 의학적 징후를 방지하거나 치료하는 전략은 MMP의 감소와 새로운 콜라겐의 합성을 통해 콜라겐 부족을 해소하는 방법이 가능하다. 가시광과 근적외선 영역의 파장에 해당하는 빛을 방출하는 다양한 LED 광원의 사용은 피부 콜라겐 합성을 강화하고 동시에 MMP의 증가를 억제할 수 있음을 보고하였다. LED 광원의 조사 후 현저한 콜라겐 합성의 증가가 다양한 실험을 통해 보고되고 있다.
태양 빛에 의해 손상된 피부에 있어서, 콜라겐 합성은 MMP의 증가와 함께 줄어든다. 따라서, 피부 노화의 의학적 징후를 방지하거나 치료하는 전략은 MMP의 감소와 새로운 콜라겐의 합성을 통해 콜라겐 부족을 해소하는 방법이 가능하다. 가시광과 근적외선 영역의 파장에 해당하는 빛을 방출하는 다양한 LED 광원의 사용은 피부 콜라겐 합성을 강화하고 동시에 MMP의 증가를 억제할 수 있음을 보고하였다. LED 광원의 조사 후 현저한 콜라겐 합성의 증가가 다양한 실험을 통해 보고되고 있다.
4. 햇볕 화상 방지
가시광에서 근적외선의 광은 피부의 광손상을 방지할 수 있다. 이와 같은 가능성은 인간 섬유아세포에 IR 광을 노출한 후 UV에 의한 세포조직 손상 방지에 대한 비임상 실험에 의해 뒷바침 된다. 즉, LED 광원을 조사한 피부는 UV 광에 대한 저항력을 강화시키는 것이다. 660nm 파장의 광을 UV에 노출시키기 전에 조사하는 경우 UV-B에 의해 발생되는 홍반을 억제시킬 수 있음을 보고하였다. 아직 비임상적 연구 결과이지만, 향후 이러한 방법을 통한 UV에 대한
세포적 저항력의 유도는 UV 차단제와 같은 전통적인 피부보호 방법을 획기적으로 전환시킬 수 있을 것이다.
가시광에서 근적외선의 광은 피부의 광손상을 방지할 수 있다. 이와 같은 가능성은 인간 섬유아세포에 IR 광을 노출한 후 UV에 의한 세포조직 손상 방지에 대한 비임상 실험에 의해 뒷바침 된다. 즉, LED 광원을 조사한 피부는 UV 광에 대한 저항력을 강화시키는 것이다. 660nm 파장의 광을 UV에 노출시키기 전에 조사하는 경우 UV-B에 의해 발생되는 홍반을 억제시킬 수 있음을 보고하였다. 아직 비임상적 연구 결과이지만, 향후 이러한 방법을 통한 UV에 대한
세포적 저항력의 유도는 UV 차단제와 같은 전통적인 피부보호 방법을 획기적으로 전환시킬 수 있을 것이다.
5. UV 없는 광 치료
UV 조사를 통한 광 치료는 피부 질환을 치료하기 위해 통상적으로 사용되어온 방법이다. 하지만 UV 광 조사에 따른 면역억제 약물을 투여 받는 환자나 어린이의 장기 치료에 발생되는 부작용이 항상 존재 하였다. 초기 다양한 피부 상태에 맞는 UV 광 치료의 노력은 청색 LED와 IR 광 치료를 통하여 인터류킨 (interleukin)의 변조와 산소 생산을 목적으로 하였다. 이와 같은 방법은 UV 광 치료가 부작용 없이 사용될 수 있는 피부 상태에 LED 광원이 조사될 수 있는 기회를 제공한 것이다. 이와 같은 방법이 UV 없는광 치료이다. 400~500nm 파장의 광은 아토피성 습진을 갖는 환자에 사용될 수 있음을 보고하였다.
UV 조사를 통한 광 치료는 피부 질환을 치료하기 위해 통상적으로 사용되어온 방법이다. 하지만 UV 광 조사에 따른 면역억제 약물을 투여 받는 환자나 어린이의 장기 치료에 발생되는 부작용이 항상 존재 하였다. 초기 다양한 피부 상태에 맞는 UV 광 치료의 노력은 청색 LED와 IR 광 치료를 통하여 인터류킨 (interleukin)의 변조와 산소 생산을 목적으로 하였다. 이와 같은 방법은 UV 광 치료가 부작용 없이 사용될 수 있는 피부 상태에 LED 광원이 조사될 수 있는 기회를 제공한 것이다. 이와 같은 방법이 UV 없는광 치료이다. 400~500nm 파장의 광은 아토피성 습진을 갖는 환자에 사용될 수 있음을 보고하였다.
6. 광역동요법(PDT)
광역동요법은 광선요법의 극대화를 위하여 화학적 인자인 광감작제(photosensitizer)의 도움을 받는 방법이다. 광감작제는 특정 파장의 빛에 의해 여기 상태로 변화하는 물질로 가시광선에서 근적외선에 이르는 파장 대역의 빛을 흡수하고
triplet state로 에너지 수준이 여기된다. 세포 내에서 바닥 triplet stat에 놓여 있는 화학인자는 산소 분자이다. 광감작제와 세포내 산소분자가 근접한 상태에 있으면 여기된 광감작제는 바닥 singlet state로 돌아오고, 세포내 여기된 singlet state 산소분자의 생산이 가능한 에너지 전환이 발생한다. Single oxygen은 매우 공격적인 화학 인자로 가까이 있는 생화학분자들과 매우 빠르게 반응한다. 이러한 파괴적인 반응은 세포를 고사(apoptosis) 또는 괴사(necrosis)의 형태로 소멸시키게 된다. 광역동요법은 초기에 암치료를 위해 고안되었으나 적절한 광감작제의 선별을 통하여 피부 질환 치료에 응용하는 경우, 피부 내부에 존재하는 불필요한 세포조직을 제거함으로써 피부질환을 치료할 수 있다. 광역동요법의 적용가능 질환은 피부 T 세포 림프종(cutaenous T-cell lymphoma), 혈관종(vascular tumor), 건선(psoriasis), lichen sclerosis, 편평태선(lichen planus), scleroderma, 피부레쉬마니아증(cutaneous leishmaniasis) 등이다. 치료뿐 아니라 예방 목적으로도 그 활용이 확대되고 있다.
광역동요법은 광선요법의 극대화를 위하여 화학적 인자인 광감작제(photosensitizer)의 도움을 받는 방법이다. 광감작제는 특정 파장의 빛에 의해 여기 상태로 변화하는 물질로 가시광선에서 근적외선에 이르는 파장 대역의 빛을 흡수하고
triplet state로 에너지 수준이 여기된다. 세포 내에서 바닥 triplet stat에 놓여 있는 화학인자는 산소 분자이다. 광감작제와 세포내 산소분자가 근접한 상태에 있으면 여기된 광감작제는 바닥 singlet state로 돌아오고, 세포내 여기된 singlet state 산소분자의 생산이 가능한 에너지 전환이 발생한다. Single oxygen은 매우 공격적인 화학 인자로 가까이 있는 생화학분자들과 매우 빠르게 반응한다. 이러한 파괴적인 반응은 세포를 고사(apoptosis) 또는 괴사(necrosis)의 형태로 소멸시키게 된다. 광역동요법은 초기에 암치료를 위해 고안되었으나 적절한 광감작제의 선별을 통하여 피부 질환 치료에 응용하는 경우, 피부 내부에 존재하는 불필요한 세포조직을 제거함으로써 피부질환을 치료할 수 있다. 광역동요법의 적용가능 질환은 피부 T 세포 림프종(cutaenous T-cell lymphoma), 혈관종(vascular tumor), 건선(psoriasis), lichen sclerosis, 편평태선(lichen planus), scleroderma, 피부레쉬마니아증(cutaneous leishmaniasis) 등이다. 치료뿐 아니라 예방 목적으로도 그 활용이 확대되고 있다.
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| 광역동요법의 작용 메커니즘 |
참고문헌 :ETRI 전자통신동향분석 제25권 제5호
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