파장대역별 적외선 조사장치 개발과 이를 이용한 피부세포의 MMP-1 발현에 미치는 영향 분석

Abstract

본 논문은 고효율 적외선 방사물질의 방사 기구 규명,제조와 이것을 이용한 적외선 방사장치개발과 이에 의해 유도된 파장대역별 적외선 조사시 피부세포의 MMP-1 발현 양상에 관한 연구이다. 연구의 주된 내용은 (1) 제1원리를 사용한 컴퓨터 시뮬레이션 양자설계 기법으로, 적외선 방사소재의 전자상태를 계산하여 적외선방사 원리규명과 이를 바탕으로 다양한 소재를 개발하는 것이다. (2) 새롭게 개발한 적외선(Infrared) IRA(0.7~1.4㎛), IRB(1.4~4.0㎛), IRC(4~20㎛)광원을 사용하여 피부세포에 미치는 영향을 평가하는 것이다. Ti-O 시스템에서 TiO와 Ti2O3는 TiO2 보다 높은 적외선 방사 효율을 보이는데 이는 전자구조의 Bandgap의 크기 차이로 보인다. 밴드갭의 크기가 TiO2는 3.3eV로 400nm 영역의 빛을, TiO는 0.003~0.103eV로 20㎛이상의 적외선을, Ti2O3는 0.020~0.511eV로 ~2㎛와 20㎛이상의 적외선을 방사하기 좋은 특성을 가지고 있다. TiO2 내에 산소결함이 있는 경우 중간상이 생성되어 밴드갭이 2.325eV로 줄어들어 0.06~0.22eV 를 나타내며, 새롭게 개발한 Ti9O17는 0.13ev이하의 조밀한 밴드갭과 0.221eV의 에너지를 가지고 있음을 보였다. Ti9O17 은 TiO2 보다 250℃에서 9.2% 높은 방사에너지를 나타내는데, 이는 분자의 진동과 회전으로 인한 방사 이외에 조밀한 밴드갭으로 인한 값으로 사료된다. 서울 여름철 태양광에 1시간 노출된 용량의 IRB(1.4~4.0㎛)를 조사했을 때 Fibroblast나 HaCaT 모두, 6번의 Independent한 실험에서 IRB를 조사한 경우 대조군에 비해 MMP-1의 증가가 95%신뢰구간에서 통계적으로 유의한 것이 관찰되었다. (P < 0.05) 앞으로 파장대역별 IRA, IRB ,IRC 방사장치를 이용하여 피부과학 분야의 다양한 연구가 가능할 것으로 기대된다.