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정성호 교수팀, 멜라닌 세포 모반의 전해질 성분 분석 연구 Journal of Biophotonics 표지논문 선정

  • 대외협력팀
  • 등록일 : 2017.05.16
  • 조회수 : 2402

□   GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 기계공학부 정성호 교수팀레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 멜라닌 세포 모반의 전해질 성분분석을 통해 피부조직의 정상여부를 판단하는 기술을 개발했다.

멜라닌 세포 모반(, Melanocytic Nevus)은 주변 정상조직에 비해 멜라닌 세포(Melanocyte)의 밀도가 현저히 높아 진한 갈색이나 흑색으로 생체 피부 조직에 발현되며 최근 미관상 개선을 목적으로 제거 시술이 증가하고 있는 추세이다.

레이저를 이용한 멜라닌 세포 모반 제거시술은 시술 후 회복시간이 짧고, 특히 얼굴과 같이 흉터에 민감한 부위의 시술 영역을 최소화 할 수 있어 수술용 칼로 환부를 도려내는 모즈 도식(Mohs Surgery)과 같은 시술에 비해 선호도가 높다. 하지만 모반의 크기가 크고 피부 진피층(Dermis) 깊숙이 형성된 경우 완벽한 제거가 불가능 하여 시술 후 재발율이 높은 단점이 있으며, 무엇보다 무분별한 시술로 흑색종 등 악성종양의 전이가 가속되는 등의 피해 사례가 증가하고 있어 이를 보완하기 위한 기술이 필요한 상황이다.

반면 레이저 유도 플라즈마 분광법(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)생체조직의 전처리가 필요 없고 레이저 시술 과정에 발생하는 플라즈마의 스펙트럼을 수 밀리초 이내의 짧은 시간에 분석하여 생체조직의 구성 성분을 측정 할 수 있는 장점을 가진 기술로, 레이저 시술의 실시간 모니터링에 적용하기 위한 연구들이 진행되고 있다.

본 연구에서는 이러한 레이저 플라즈마 유도 분광법을 멜라닌 세포 모반 제거용 레이저 시술에 적용하기 위해 멜라닌 세포 모반과 정상 피부 조직간 경계를 구별할 수 있는 바이오 마커(Biomarker)에 대한 분석을 진행 하였다. 실험은 주위 피부조직에 비해 모공 근처의 피부조직에 멜라닌 세포가 현저히 밀집되어 있어 확연한 대조를 이루는 특징을 갖는 오골계(Black Silky Chicken)를 동물모델로 이용하였다.

연구결과 멜라닌 세포 밀도가 높은 모공 근처의 피부조직에서 Ca2+Mg2+ 이온의 농도가 상대적으로 높고, Na+, Cl-, K+이온의 농도는 상대적으로 낮은 결과를 얻었으며, 이들은 멜라닌 생성과정에 관여하는 세포내 주요 전해질 성분들로 알려져 있다.

이러한 실험결과는 멜라닌 세포내에 소기관인 멜라노좀(Melanosome)의 세포산성도 유지를 위한 Na+, Cl-, K+의 세포내 농도 감소와 멜라닌 생성과정에서 발생하는 산성 스트레스(Oxidative stress)로부터 세포를 보호하기 위한 Mg2+ 농도 증가, Ca2+-멜라닌의 바인딩에 의한 멜라노좀 내부의 Ca2+ 축적 등 멜라닌 생성과정에 관여하는 멜라닌 세포내 전해질의 농도변화에 대한 기존 연구 결과들과 일치하고 있다.

□   정성호 교수본 연구결과를 레이저 시술에 적용할 경우 멜라닌 세포 모반과 정상 피부 조직의 경계 구분이 가능하여 선택적으로 모반 조직을 완벽히 제거 할 수 있고, 정상 피부 조직의 손상을 최소로 하여 흉터 부위를 최소화 하고 회복기간을 줄일 수 있으며, 특히, 흑색종과 같은 악성 멜라닌 색소성 병변의 경우 양성 멜라닌 세포 모반에 비해 Ca2+농도가 훨씬 높은 것으로 알려져 있어 시술 중 Ca2+ 추적을 통해 흑색종과 같은 악성종양으로 의심되는 환부를 실시간으로 분석함으로써 잘못된 레이저 시술로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.”고 말했다.

□  이번 연구는 한국연구재단(NRF, No. 2014-049289) 지원을 받아 정성호 교수(교신저자)가 주도하고, 이종진 박사(1저자)와 문영민 박사(2저자), 한정현 박사(3저자)가 수행하였으며, 관련 논문은 Journal of Biophotonics 4월호 표지논문으로 게재되었다. <>


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