경기도, 산학협력 지원으로 피부에 붙이면 상처가 치료되는 플라즈마 시스템 개발

- 살균 및 치료용 유연전극 플라즈마 시스템 일부 모듈 개발 성공 -

- 피부에 쉽게 부착할 수 있는 유연전극을 이용해 피부 표면에서 플라즈마 발생 -

- 창상, 지혈, 살균 등 여러 피부 치료에 적용 가능 -

경기도의 산학협력 지원으로 피부에 붙이면 상처가 치료되는 새로운 기술이 개발됐다.

경기도 지역협력연구센터(GRRC)에서 연구를 수행하고 있는 김창구 아주대학교 화학공학과 교수팀은 저온 대기압 플라즈마를 이용해 생체 조직을 손상시키지 않고 곡면의 인체 피부에 부착해 상처를 치료하는 유연전극 기반 광-플라즈마 시스템 중 일부 모듈을 개발했다고 19일 밝혔다.

유전체 장벽 방전 플라즈마 전극 구조와 플라즈마 활성종 개념도

플라즈마(Plasma)란 고체, 액체, 기체 다음의 제4의 물질 상태로, 반도체부터 의료까지 다양한 산업군에 적용되고 있다.

이 광-플라즈마 시스템은 창상(칼날 등에 다친 상처) 치료를 위한 것으로, 피부에 부착 가능한 유연전극을 이용해 저온 대기압 플라즈마를 발생시킬 수 있는 기술을 바탕으로 한다.

다양한 크기의 전극을 통해 넓은 면적의 상처를 치료할 수 있다.

유연 전극의 윗면과 측면에서 발생하는 플라즈마 사진

플라즈마를 이용한 창상 치료는 기존의 치료 방식보다 빠르게 상처를 치유하고 살균 효과가 우수하다.

플라즈마 발생 시 주변의 산소와 질소로부터 활성산소종과 활성질소종이 생성된다.

생성된 활성산소종은 박테리아 살균 등에 효과적이며 활성질소종은 상처치유, 염증작용 조절, 혈중 혈소판 활성 등을 촉진한다.

유연저극 기반 광－플라즈마 시스템을 활용한 치료 개념도

기존 제트방식의 플라즈마 창상 치료는 노즐을 통해 기체를 방출하기 때문에 활성종의 시간당 밀도가 높아 살균 속도와 상처 회복이 우수하지만 피부 접촉 면적이 좁고 외부 가스나 고가의 전원 장치 사용 등 심각한 제한점이 있다.

김창구 교수팀은 이런 문제를 해결하기 위해 플라즈마 제트 방식이 아닌 유전체 장벽 방전 방식의 플라즈마 시스템을 도입, 플라즈마 발생 면적을 넓혔으며 대기 중의 공기로 방전시켜 외부 가스 주입 없이 피부 표면에서 플라즈마가 발생하도록 했다.

또한 유연물질을 이용해 전극을 제작함으로써 곡면 피부에 밀접 부착해 저온 대기압 플라즈마를 발생시켜 피부 밀착 치료가 가능하며 유연전극의 크기를 달리해 다양한 면적의 상처를 치료할 수 있는 기반을 조성했다.

이와 같은 살균 및 치료용 유연전극 기반 광-플라즈마 시스템은 기존의 창상 치료제 및 플라즈마 제트 시스템을 대체 가능하며 피부에 직접 부착 가능한 저온 대기압 플라즈마 시스템으로 다목적 확장이 가능하다.

현재 유연전극 기반 광-플라즈마 시스템은 한국산업기술시험원(KTL)에서 전기‧기계적 안전성, 전자파, 성능 등 기계적 시험과 감작성(후천적으로 피부가 민감해지는 현상), 급성전신독성 및 피내반응 등 생물학적 시험을 모두 통과한 상태다.

또한 기니피그를 이용한 동물임상시험 결과 유연전극 기반 광-플라즈마 시스템은 창상 면적 감소, 혈관 신생 및 상피세포 증식이 관찰돼 창상 치유 촉진에 효력이 있음이 밝혀져 의료기기 개발을 포함해 피부 미용 등 고부가가치를 창출할 것으로 전망된다.

신속한 제품화를 위해 아주대학교 지역협력연구센터 참여기업인 ㈜에스제이글로벌과 협업을 지속하고 있고, 올 하반기에 임상시험 예정이다.

최서용 도 과학기술과장은 “국민의 생명과 건강증진에 대한 관심도가 높아지고 있고, 질병의 진단, 치료 또는 예방의 목적으로 사용되는 의료기기산업이 꾸준히 성장 중”이라며 “의료기기 제품 개발 등을 통해 고부가가치 창출에 따른 지역경제 발전과 도민 건강증진, 관련 기업의 판로개척 등이 기대된다”고 말했다. 

한편 경기도 지역협력연구센터(GRRC) 사업은 연구개발 기반이 부족한 중소기업을 지원하기 위해 경기도가 도내 대학, 연구소와 중소기업을 연결, 기술개발 활동을 지원하는 산·학 협력모델로 관련 산업의 기술 경쟁력 향상을 통한 지역경제 활성화를 목표로 하고 있다.

올해 지원되는 도비는 52억7천만 원으로 센터 당 5억1천만 원씩 지원하고 있으며, 아주대학교를 비롯한 10개의 센터가 활발히 연구개발을 수행 중이다.

추적사건25시 유규상 기자