플라즈마 바이오과학 및 의과학

[사무국]

수학·물리·천문분과 · 최 은 하

  새로운 개념의 차세대 건강증진 및 질병 치유의 목표를 가지고 플라즈마 바이오 과학 및 의학이 새로이 전개되어 있으며 급속도로 발전하고 있다. 이를 위하여 실제 의료 현장에 적용 가능한 저온대기압 플라즈마 (NBP: Nonthermal atmospheric pressure biocompatible plasma)의 개발 및 이를 활용한 플라즈마 처리 수 (PAW: Plasma activated water)의 연구 및 개발도 활발히 진행 중이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질 상태라고 불리는 전기를 띤 기체들의 집단이다. 이 물질은 대략 137억 년 전에 생성된 우주 생성의 기본물질이며, 플라즈마라는 정확한 뜻은 산스크리트어인 (플라즈마)에서, 추적할 수있다. 즉, “기본적이며 생명을 형성하는 에너지가 모인 물질”로 정의된다. 실제 생활에서는 “벼락” 또는 “전기를 띤 불”이라고 부를 수 있다. 플라즈마는 높은 에너지 상태인 전자, 이온 및반응성 활성 중성 기체, 그리고 보통 상태의 에너지를 갖는 중성 기체들로 구성된 물질이다.

 반응성 활성 기체중에서 산소종으로 이루어진 것으로는 수산화기 (OH), 산소 원자 (O), 과산화수소 (H2O2), 초산소 음이온(O2*-)등이 있으며, 질소종으로 이루어진 것으로는 산화질소(NO), 산화질소 음이온(NO2-) 등이 있다. NBP는 전자와 이온뿐만 아니라, 활성산소및 질소 기체, 자외선 및 가시광선들이 어우러져 있는 칵테일 형태를 띠고 있으며, 약간의 열 효과를 가지고 있다.

 그림 1에서 보듯이 특히 활성 기체들을 피부 상처, 아토피, 피부암, 그리고 기타 피부병변 또는 그 내부조직으로 침투시켜 이들의 상호작용을 통한 치료 효과를 기대할 수 있다. 플라즈마 바이오 과학 및 의학에 기반한 치료법은 기존의 암 치유 방법과 병행할 수도 있으며, 여러 가지 방법으로 적용 가능하다. 특히 난치암의 종류로 알려진 간암, 폐암, 뇌암, 유방암, 췌장암, 피부암, 혈액암 등에 플라즈마 처리 수와 함께 적용하면 큰 효과를 기대할수 있다. 그리고 수술용 외상 치료 및 화상 치료, 그리고 피부질환 제어 및 치료를 위한 플라즈마 의료기기의 제작 및 이의 소독도 매우 중요한 분야로 인식되고 있다. 또한 항생제에 내성이 생긴

박테리아를 살균할 때에도 NBP의 효율성을 기대할 수 있다. 이제 장수명 보건 건강복지 시대에 들어서는 현실에서, 실버세대의 알츠하이머병(치매) 및 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환은 NBP의 상호작용을 통하여 제거 또는 감소시킬 수 있으며, 이때 신경세포의 면역 활성화 촉진 및 항산화 기능도 향상시킬 수 있다.

 2019년 말, 중국 우한에서 비롯된 SARS-COV2, 즉 COVID-19는 무서운 속도로 전 세계적으로 전파되어, 2022년 2월 중순 현재, 약 4.5억 명이 감염되어서, 약 584 만 명이 사망하였다. 이와 같은 속수무책인 혹독한 현실에서 보듯이 바이러스에 대한 전천후 방역 및 비활성화(inactivation)기기, 즉 플라즈마 치료기의 개발을 적극 실시하여야 할 시점이다. 또한 환자를 이송하는 구급차의 실내 소독, 생활환경을 위한 수질 정화 및미세먼지 제거는 NBP 기술 및 플라즈마 처리 수를 적용하여 기대 이상의 좋은 결과를 가져올 수 있다, 앞으로 대기, 수질, 토양 환경과 관련된 분야로의 플라즈마의 적극적 적용 및활용도 매우 기대가 되는 분야이며, 특히 차세대 플라즈마및 스마트 농업, 플라즈마 수산업, 플라즈마 축산과 관련된 5차산업의 필요성 및 당위성이 크게 대두되어 지리라고 전망한다.