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202006.24

의료 현장에서 돋보이는 플라즈마의 능력

커뮤니케이션팀   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/plasma/1127

멈추지 않는 코로나19 바이러스 확산으로 여전히 많은 이들이 힘겨운 시간을 보내고 있습니다. 코로나19 사태를 계기로 마스크 착용, 손 소독제 활용 등 개개인의 위생의식과 함께 공공장소나 의료 현장에서 바이러스 확산을 막기 위한 살균의 중요성도 높아졌습니다. 여러 살균 방법이 있는 가운데 의외로 ‘이것’의 원리를 활용하면 탁월한 살균 능력을 확인할 수 있다고 합니다. 이것의 정체는 바로 제4의 상태라 불리는 ‘플라즈마’입니다. 플라즈마는 특수한 고유 성질 덕분에 살균 능력 외에도 의료 현장에서 빼놓을 수 없는 존재라고 하는데요. 의료계의 팔방미인이라 불리며 다양한 활약을 펼치고 있는 플라즈마. 과연 어떤 모습으로 우리에게 도움을 주고 있을지! 그 자세한 이야기를 함께 알아보시죠.

 

  의료 산업에 많은 활약을 하고 있는 플라즈마. <사진출처=Pixabay>

 

 

|의료기기에 붙은 균들, 플라즈마가 박멸한다

 

‘병원’을 떠올리면, 소독약 냄새가 가장 먼저 떠올려지곤 합니다. 병원은 장소 특성상 병균이 존재하기 쉬운 곳이에요. 하지만 면역력이 약한 환자들도 많아서 2차 감염을 막기 위한 예방이 필수적이죠. 특히 인체 내부를 들락날락하는 수술기구는 멸균이 안 되어 있으면 사용 자체가 불가능합니다. 멸균이 제대로 되지 않는 수술기구를 사용할 경우 수술기구가 매개체가 되어 치명적인 감염 위험을 초래할 수 있기 때문인데요. 이때 모든 균은 고온에 취약하여, 멸균은 통상 높은 온도에서 시행한다고 알려져 있지만, 수술기구의 경우에는 고온의 멸균기구를 쓰면 정밀해야 할 기구가 틀어지고 변형이 일어나기 쉽습니다.

 

수술기구를 안전하게 사용하기 위해선 멸균이 필수적이다. <사진출처=Pixabay> 수술기구를 안전하게 사용하기 위해선 멸균이 필수적이다. <사진출처=Pixabay>

 

이를 막기 위해 개발된 저온 멸균법 중 가장 대표적인 것이 바로 플라즈마 상태를 활용한 저온 플라즈마 멸균기입니다. 저온 플라즈마 멸균기술은 플라즈마 내부에서 물질의 반응성이 극대화되는 원리를 이용한 것인데요. 50℃를 넘지 않는 멸균 챔버 내부에 과산화수소 증기를 주입하여, 과산화수소를 플라즈마화하는 공정을 거칩니다. 이 과정에서 산화력이 매우 뛰어난 음이온인 수산기(OH & HO₂ : Hydroxyl & Hyeroxyl Radical)를 발생시켜 미생물의 세포막을 구성하고 있는 수소이온과 결합해 물로 되려는 성질을 가지는데요. 이때 수소를 잃어버린 미생물은 세포막이 파괴되어 결국 사멸돼 멸균 처리가 되는 것이죠. 플라즈마 기반 연구를 하는 국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터에서도 개발된 멸균기술이 기술 이전을 통해 국내 벤처 기업의 경쟁력 있는 저온 플라즈마 멸균기로 재탄생한 바 있습니다.

 

국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터의 기술 이전으로 제작된 저온 플라즈마 멸균기 

국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터의 기술 이전으로 제작된 저온 플라즈마 멸균기 <출처=(주)헬스웰메디칼>

 

 

|사람의 신체에도 도움 주는 만능 ‘플라즈마’

 

플라즈마의 살균 능력은 물체에만 국한되지 않습니다. 놀랍게도 플라즈마는 인간의 체내 세포들에도 영향을 미치는데요. 특히 아토피와 같은 피부 질환을 치료하는 데 큰 도움을 주고 있습니다. 저온 플라즈마에 존재하는 활성 라디칼이 아토피의 주범인 황색포도상구균의 세포벽과 작용을 해, 세포벽의 제 기능을 잃어버리게끔 합니다. 세포벽의 기능상실로 인해 황색포도상구균인 박테리아가 점차 사멸하게 되어, 피부 질환이 완화되는 것이죠. 플라즈마의 피부 도우미 역할은 이뿐만이 아닙니다. 요즘 홈뷰티 시장을 들썩이는 피부 미용기기에도 플라즈마가 활용되고 있는 사실 알고 계셨나요? 플라즈마 상태의 물질이 피부에 닿으면 피부 장벽이 유효성분이 침투할 수 있도록 일시적으로 변형 상태(membrane potential)가 되어 세포 내 침투력을 극대화해주는데요. 높아진 침투력으로 다양한 성분들을 피부 속 진피 조직까지 전달해, 새로운 피부의 재생을 유도할 수 있습니다. 이와 같은 원리를 활용한 다양한 플라즈마 미용기기 덕분에 집에서도 간편하게 피부를 가꿀 수 있게 되었죠.

 

치과에서도 많이 활용되는 플라즈마

 

더 나아가 치의학 분야에서도 플라즈마는 제 역할을 톡톡히 하고 있습니다. 박테리아가 상아질이라 알려진 치아 안쪽 부분으로 들어오며 생기는 게 바로 충치인데요. 이때 저온의 플라즈마를 활용해 충치를 치료하면, 상아질을 보존하는 동시에 세균성 생물 막을 파괴할 수 있도록 합니다. 무엇보다 가장 큰 장점은 통증 없이 박테리아를 제거해, 환자들의 공포를 줄여준다는 점이죠. 또, 플라즈마는 사람들의 밝은 미소를 되찾아 주기도 합니다. 플라즈마-유도 자외선 광분해과정에서 발생한 활성산소의 산화력은 치아변색물질을 안전하게 제거해주어, 치아 미백 시술에도 활용되고 있습니다.

 

최근에는 난치성 암 치료에도 플라즈마가 도움을 준다는 반가운 소식이 들려왔죠. 아주대병원 이비인후과 김철호 교수팀이 난치성 혈액암인 만성골수성백혈병의 새로운 치료법으로 플라즈마의 활용에 대한 가능성을 확인한 것입니다. 플라즈마의 활용은 부작용이 거의 없고, 암 조직에만 반응하는 장점이 있기 때문에, 암 치료에서도 큰 주목을 받고 있습니다.

 

 플라즈마의 대표적인 예시로는 번개가 있다. 

 

사실 우리가 아는 플라즈마의 익숙한 모습은 비 오는 하늘에서 번쩍 빛을 내는 번개가 대표적인데요. 그런데 이 ‘번개’의 원리인 플라즈마가 우리의 병도 치료한다니, 정말 놀랍지 않나요? 심지어 의료 분야는 물론, 에너지, 반도체, 항공우주, 환경처리, 농식품 산업 등 정말 다양한 분야에서 팔색조의 매력을 뽐내고 있습니다. 이렇게 활용도가 높은 이유는 다른 물질의 성질을 바꿔줄 뿐만 아니라, 물리적 에너지인 전자기장으로 운동성, 방향, 속도 조절이 가능한 ‘제4의 물질 상태’가 갖는 특성 덕택입니다. 고체, 액체, 기체가 할 수 없는 일을 플라즈마는 할 수 있는 셈입니다. 그래서 앞으로 또 어떤 모습으로 우리에게 도움을 줄지 많은 기대를 한몸에 받는 플라즈마인데요. 활용 가능성이 무궁무진한 팔색조 플라즈마의 변신! 앞으로도 그 활약을 지켜보도록 하겠습니다.

 

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