LED 빛이 통증을 일으키는 물질인 ‘PGE2’의 합성을 억제

LED 빛이 통증을 일으키는 물질인 ‘PGE2’의 합성을 억제

이비인후과나 안과에 가면 치료 목적으로 귀나 눈에 붉은 빛의 전등을 대곤 하는 것을 볼 수 있습니다. 이는 적외선의 열기를 이용해 피부 속 혈관을 확장시키고 환부를 치료하기 위한 것인데요, 요즘 우리는 손상된 피부를 치료하기 위해 빛을 이용한 다양한 치료법을 경험하고 있습니다. 태양광, 레이저, 자외선 등을 이용해서 말이지요. 최근에는 절전형 첨단 조명으로 많이 쓰이는 LED(발광다이오드)가 광치료의 새로운 광원으로 주목받고 있습니다. LED를 이용한 광치료 연구법의 사례들을 살펴보겠습니다.

LED란 발광 다이오드(light emitting diode)의 약자로 전류를 흘려주면 빛을 내는 반도체를 말합니다. 1968년 미국에서 적색 LED가 개발된 이후 황색, 녹색, 청색, 백색을 내는 다양한 LED가 우리 생활 곳곳에서 쓰이고 있습니다. LED는 자외선, 가시광선, 적외선 등을 포함한 모든 빛을 낼 수 있을 뿐 아니라 출력과 색깔까지 조절할 수 있어 조명이나 의료용 기구의 광원으로 많이 사용되고 있습니다. 

또 LED는 에너지가 낮고 원하는 파장의 빛을 조절해낼 수 있어 인체에 부작용이 적고 다른 신체 조직에 피해를 주지 않습니다. 이 때문에 미국 식품의약청(FDA)에서는 가시광선과 근적외선 영역의 LED 빛 파장을 인체 치료에 사용할 수 있도록 허가하고 있습니다. LED가 새로운 치료수단으로 사용되기까지는 많은 과학자들의 연구와 노력이 있었기 때문입니다.

식물이 성장하기 위해서는 땅의 양분, 물, 햇빛이 필요합니다. 미국 항공우주국(NASA)은 1970년대 우주 탐사가 본격적으로 시작된 이래 우주의 무중력 공간에서 식물을 빨리 생장시키기 위한 연구를 다양하게 시도했습니다.

식물에 LED 실험을 진행중인  Dr.Matthew Mickens (출처:NASA)

그러던 중 NASA는 지난 1999년 식물에 LED 빛을 쬐면 성장이 2.5~3배 가량 촉진된다는 사실을 발견했습니다. 이 기관의 과학자들은 이러한 사실에 흥미를 느끼고, 인체에도 그와 비슷한 실험을 해보았습니다. 이들이 허리나 어깨 통증을 호소하는 환자들에게 근적외선 영역의 LED 빛을 쬐자 질환의 치유 속도가 40%나 빨라졌습니다. LED 빛의 치료효과가 입증되자 NASA는 그 원리를 알아내기 위해 연구에 박차를 가했습니다. 그 결과 이들은 빛이 세포 속 광수용체에 흡수돼 효소의 활동과  세포에 에너지를 공급하는 미토콘드리아의 활동을 촉진시켜 세포의 움직임이 활발하게 만든다는 사실을 확인했습니다.

중앙대 의대 김범준 교수

이러한 사실이 밝혀지자 자연히 우리나라에서도 광치료에 관한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 중앙대 의대 김범준 교수팀은 별도의 동물실험을 통해 LED를 이용한 광치료가 통증 완화에 효과적이라는 사실을 입증했습니다. 그는 아토피 피부염에 걸린 생쥐에게 630nm(나노미터:1nm는 10억분의 1m)와 830nm 파장의 LED 빛을 일주일 동안 쬐어 염증이 줄어들고 피부상태가 호전된 것을 확인하고, 이후 피부에 수포와 통증을 일으키는 바이러스성 대상포진 환자 14명에게 830nm 파장의 근적외선 빛을 쬐어 역시 통증이 크게 완화되고 회복이 빨라진다는 사실을 재확인했습니다.

발광다이오드(LED)에서 나온 빛이 염증이나 피부질환 치료에 효과적이라는 

연구 결과가 최근 꾸준히 발표되고 있다. (중앙대 의대 제공)

전남대 치대 최홍란 교수팀은 635nm 파장의 주황색 LED를 사람의 잇몸에 쬐면 염증이 큰 폭으로 완화된다는 사실을 밝히기도 했습니다. 그는 LED 빛이 통증을 일으키는 물질인 ‘PGE2’의 합성을 억제하기 때문에 그런 효과가 나타나는 것이라고 이유를 설명했습니다. 최 교수는 또 붉은빛이 자외선에 대한 저항력을 강화하는 효과가 있다는 사실을 증명하기 위해 생쥐에게 660nm 파장의 붉은 빛을 먼저 쬐게 한 후 자외선에 노출시켰습니다. 그리고 그의 예상대로 자외선에 대한 저항력이 생겨 쥐의 피부가 붉게 변하는 현상이 확연히 줄어든 것을 확인했습니다.

PGE2

이밖에 독일의 한 연구팀은 LED 조명과 항산화 작용이 있는 에피갈로카테킨 갈레이트라는 녹차 추출 성분을 함께 사용해 약 한 달간 진행된 임상실험 결과 실험군의 안면 주름이 크게 개선되었다고 밝히기도 했습니다. 또 빛이 잘 반응하는 물질을 피부에 바르고 LED로 특정 파장의 빛을 쬐면 피지나 사마귀 등을 손쉽게 제거할 수 있다는 연구 결과들도 나오고 있습니다.

이러한 연구들을 통해 일반 병원에서는 LED 빛을 이용한 광치료를 꾸준히 진행하면서 그와 관련한 시스템을 개발하고 있습니다. 병원에서는 물론 가정에서도 피부관리를 쉽게 할 수 있도록 하기 위해서이죠. 의학 전문가들은 ‘약을 장기간 복용해야 하는 질환 등에 LED를 이용한 광치료를 병행하면 치료 기간을 대폭 줄이는 등의 다양한 효과를 볼 수 있다’고 말합니다. 그러나 이처럼 LED를 이용한 치료 효과는 밝혀졌지만 아쉽게도 아직까지는 그 작용 메커니즘을 완전히 밝혀내지는 못했습니다. 따라서 앞으로도 LED를 이용한 광치료의 메커니즘을 밝혀내는 연구는 이어질 것이고 그에 따라 우리가 지켜봐야 할 의미 있는 결과들이 계속 나타날 것으로 보입니다. 바로 이것이 우리가 의료용 LED 치료법을 주목해야 할 이유입니다.

참고) 빛의 파장에 따라 치료 효과도 다르다!

405~630nm : 여드름이나 사마귀 등 피부질환 개선

630~660nm : 염증 치유에 효과적

660~970nm : 자외선에 대한 저항력 증대

805~970nm : 흉터 방지 효과

870~970nm : 피부 레이저 시술 후 색소침착 방지효과

* 가시광선은 400nm(보라) ~ 700nm(붉은색), 780nm 이상은 적외선

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