• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.41-41
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• 2010

상온에 준하는 저온의 플라즈마를 발생시키는 장치들이 개발되면서, 저온 플라즈마와 생체조직간의 상호작용에 대한 연구가 큰 관심을 끌고 있다. 플라즈마에서 발생되는 다량의 이온과 활성종, 그리고 UV 등이 박테리아나 세포들과 작용함으로 해서 암세포 사멸, 치아 미백, 박테리아 살균/멸균, 지혈등의 효과들이 나타나고 있으며, 이러한 효과들을 극대화할 수 있는 장치 개발과 플라즈마와 생체조직간의 상호작용 메카니즘을 규명하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 나노 금입자를 암세포의 막단백질인 FAK의 항체와 결합시킨 중합체를 만들어서, 암세포 표면에 나노 금입자붙이고, 플라즈마를 조사했을 때, 나노 금입자가 부착되지 않았을 경우에 비해서, 5배이상 사멸률이 증가하였다.[1] 변색된 치아에 미백제의 주성분인 과산화수소를 도포하고, 10분간 플라즈마를 조사하게 되면, 과산화수소만 도포했을 때에 비해, 치아 표면의 색이 3배이상 밝아지는 것을 관찰할 수 있었다. 과산화수소를 플라즈마에 노출시켰을 때, 활성종인 OH의 생성이 2배이상 증가하였고, 플라즈마에 의한 OH 생성의 촉진이 치아 미백효과가 증대되는 주된 요인인 것으로 추측된다.[2] 플라즈마에서 발생되는 O, $O_3$와 같은 활성종들은 살균력이 뛰어나기 때문에, 저온 플라즈마를 의료기구의 소독/멸균에 응용할 가능성이 아주 크다. 대장균이나 구강 세균이 플라즈마 처리로 5분이내에 멸균되는 것을 확인하였고, 핸드피스와 같은 의료기구를 오염시켜서 멸균 테스트를 수행하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.452-452
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• 2012

저온 플라즈마를 발생시키는 대기압 마이크로-플라즈마 젯(Micro-plasma jet)을 이용하여 플라즈마와 세포와의 상호작용에 대한 연구를 진행하였다. 실험에 사용된 세포는 인체의 방광암 세포(Human bladder carcinoma cell, EJ)이며, 플라즈마 처리 후 bioassay를 통하여 세포 예정사 효과를 확인하였다. 수십 kHz (low frequency)의 펄스파 전압을 인가하여 발생시킨 플라즈마는 형성 기체로 헬륨을 사용하였고, 광 방출 분광법으로 산소의 첨가량에 따른 활성 종들의 변화를 비교해 보았다. 플라즈마 처리 후에는 DAPI staining을 통하여 세포 예정사에서 형성되는 apoptotic body를 확인하였고, 세포막 외부로 이동하는 Phosphatidic Serin (PS)과 결합하는 Annexin-V assay를 통하여 apoptosis rate를 측정하였다. 이를 바탕으로 암세포에 미치는 플라즈마 활성종의 영향을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.261.2-261.2
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• 2014

저온에서 작동하는 대기압 플라즈마 젯은 생체 조직에의 플라즈마 처리를 가능하게 한다. 이에 이온과 전자, 활성 종, 전기장, UV 등을 발생시키는 플라즈마를 암세포에 처리하여 그에 따른 변화를 관찰하였다. 모세관 타입의 젯에 산소를 반응기체로 흘려주어 헬륨 내 산소 함유량에 따른 활성 산소종의 생성을 확인하였다. 대기압 플라즈마에 의해 생성되는 활성 산소 종(OH, O, electronically excited O (1D), O2 ($1{\Delta}g$) 등)이 세포에 산화 스트레스를 유발할 것이라 예상되어 인체의 폐암 세포[Human lung cancer cell, A549]에 펄스파의 헬륨-산소 플라즈마를 처리한 후, 세포 내 활성 산소 종의 증가량을 비교하였다. 그 결과 적은 양의 산소를 추가하였을 때 세포 내 활성 산소 종의 농도가 증가되었다. 이때 플라즈마에서 발생되는 활성 산소 종(Reactive Oxygen Species, ROS)들은 광 방출 스펙트럼(Optical Emission Spectroscopy)로 확인하였고, 세포내 활성 산소 종은 DCF-DA 염색을 통하여 분석하였다. 이러한 헬륨-산소 플라즈마가 세포 성장의 어떠한 시기에 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 세포주기 변화를 분석한 결과, 플라즈마 처리 9시간 후부터 G2/M 주기에 머물러 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.184.2-184.2
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• 2013

대기압 플라즈마와 생체용액과의 상호작용은 Bio-medical 분야에서 주목 받고 있다. 대기압 플라즈마는 전자온도가 고온 플라즈마 보다 상대적으로 낮기 때문에 생체에 적용하기가 적합하다. 따라서 플라즈마가 세포에 미치는 영향을 관측하기 위해서 대기압 플라즈마를 이용하여 생체용액과의 반응을 살펴보고자 한다. Ar gas를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 생체용액 표면을 처리하고 OES (Optical Emission Spectroscopy)을 이용해 방출 선을 조사했다. Ar 기체를 이용한 대기압 플라즈마를 사용하여 다른종류의 용액내의 OH Radical Density를 측정하였다. 용액으로는 DI (deionized) water 와 PBS (1x phosphate buffered saline)를 사용하였다. Ar gas를 200 sccm ($cm^3/min$) 으로 흐르게 하였을 때, DI water의 OH Radical Density 는 $4.33{\times}10^{16}cm^{-3}$ 으로 측정되었으며, 자외선 흡수분광법으로 측정한 완충용액인 PBS의 OH Radical Density 측정값은 $1.87{\times}10^{16}cm^{-3}$ 이다. 이런 특성을 기반으로, PBS 용액내의 H460 (Lung Cancer Cell) 와 L132 (Lung Normal Cell)을 깊이와 시간에 따라 대기압 플라즈마로 처리하여 cell의 변화를 보았다. 실험 각각의 조건은 깊이를 2 mm, 4 mm, 6 mm이며 시간은 10 sec, 30 sec, 60 sec 로 설정하였다. 표면으로부터의 깊이가 2 mm, 4 mm, 6 mm 일때 의 OH Radical Density는 각각 $1.87{\times}10^{16}cm^{-3}$, $0.5{\times}10^{16}cm^{-3}$, 0으로써 용액이 깊어질수록 OH Radical Density가 감소함을 볼 수 있다. OH radical density가 높은 2 mm 에서, 처리한 시간이 길어질수록 Cell 은 영향을 많이 받음을 관찰 할 수 있었다. H460 이 L132 보다 플라즈마에 영향을 많이 받음을 확인하였다. 특성변화를 알아보기 위하여 raman spectroscopy, flow cytometry, electron spin resonance로 측정한다.