과학연구

공초점라만현미경을 리용하여 생체내 DNA를 검측하는 방법으로 피부각질층두께를 결정하기 위한 연구

 2021.8.18.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《과학기술부문에서 첨단돌파전을 힘있게 벌려야 하겠습니다.》

우리는 생체의 비파괴적분석에 널리 리용되고있는것으로 하여 의학, 화장품공업, 제약공업에서 절실하게 요구되는 분석설비의 하나인 공초점라만현미경을 리용하여 얻은 지문구역의 라만스펙트르에서 DNA와 관련된 정보를 추출하여 피부방어기능에서 매우 중요한 역할을 하는 각질층의 두께를 결정하는 방법을 확립하였다.

각질층두께는 피부에서 부풀음효과, 세포사이지질의 구조, 물결합상태, 자연보습인자분자들의 농도, 케라틴, 카로티노이드를 정확히 평가하는데 리용된다. 또한 각질층두께는 약물의 분산속도와 같은 특성을 밝히는데서 필수적인 파라메터로 된다.

피부각질층두께를 계산하기 위한 방법들을 보면 생체밖의 방법으로서 공초점현미경, 광학현미경, 근적외선밀도계, 껍질벗기기와 전반사푸리에변환적외선분광기의 결합 등을 리용한 방법과 생체내방법으로서 물투과손실측정과 껍질벗기기나 공초점라만현미경을 리용한 방법을 들수 있다.

깊이에 의존하는 공초점라만현미경측정으로 피부각질층두께를 결정하기 위하여 여러가지 알고리듬을 리용한 높은 파수대역(2000-4000cm-1)의 물농도프로필을 분석하고있다. 그러므로 실례로 특정한 물질의 침투를 분석할 목적으로 지문구역(400-2000cm-1)의 라만스펙트르만 고찰한다면 피부각질층두께를 먼저 결정하여야 할 필요성으로부터 높은 파수의 스펙트르가 요구되게 되는데 이것은 장치적으로 복잡성을 조성한다. 그러므로 피부각질층에서 서로 다른 특성을 가진 분자들에 대한 특별한 라만파수봉우리를 분석하게 되면 지문구역의 라만프로필로 피부각질층두께를 결정할수 있을것이다. 피부각질층에 있는 각화세포들은 죽은 세포들이기때문에 각질층과 과립층의 경계를 특징짓는 인자는 바로 DNA함량이다.

750-810cm-1의 파수대역에서 생체내 라만스펙트르
그림. 750-810cm-1의 파수대역에서 생체내 라만스펙트르

(a) 피부깊이 6-14㎛, (b) 피부깊이 22-26㎛, (c) DNA와 련관된 785cm-1 라만봉우리의 곡선밑면적의 깊이프로필, 점 h는 평탄한 구역의 시작점, 점 l는 DNA농도가 증가하기 시작하는 점으로서 상수구역과 급격한 증가구역의 접선들의 사귐점, 점 m는 h와 l의 중간점으로서 각질층과 과립층의 경계로 정의, (d) 6명의 실험대상에 대하여 물프로필, 지질프로필, DNA프로필로 계산한 각질층두께값, 평균값±표준편차로 표기

여기서 SC-OH0, SC-OH0.5, SC-OHint 는 물농도곡선으로부터 결정된 각질층두께, SC-CH2는 지질피크의 뾰족성으로부터, SC-DNA는 DNA프로필에서 계산된 각질층두께를 의미한다.

DNA농도프로필에 기초한 새로운 방법으로 얻어진 피부각질층두께값은 공초점라만현미경을 리용하여 물프로필과 지질프로필방법으로 계산한 피부각질층두께와 명백한 차이가 없다.

 5가지 방법에 기초하여 계산된 각질층두께값들의 상관곁수
표. 5가지 방법에 기초하여 계산된 각질층두께값들의 상관곁수

이것은 물프로필이나 지질프로필이 외부적영향을 받아 분석할수 없는 경우 피부각질층두께를 결정할수 있는 가능성을 준다. 약물유도물프로필인 경우에 피부각질층에서 물농도에 기초한 방법을 쓰면 피부각질층두께를 틀리게 결정할수 있다. 이런 경우에 DNA검측방법을 쓰면 정확히 쓸수 있을것이다. 추가적으로 표피에서 DNA농도결정은 DNA와 련관된 질병들을 분석하는데 유용할것이다.

구체적인 방법은 잡지 《Skin Pharmacology and Physiology》 에 《 In vivo Tracking of DNA for Precise Determination of the Stratum Corneum Thickness and Superficial Microbiome Using Confocal Raman Microscopy》(https://doi.org/10.1159/000503262)의 제목으로 출판하였다.