KR20200034588A - Cancer treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 암 치료 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기장을 이용하는 암 치료 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cancer treatment device, and more particularly, to a cancer treatment device using an electric field.
세포의 분열은 쌍극자 모멘트를 지닌 미세소관(microtubules)들이 전기적 힘에 의해 서로 결합하여 방추사(spindle)를 형성하고, 생성된 방추사가 세포 중앙에 배열된 염색체를 양쪽으로 잡아당겨 세포분열이 이루어진다.In the cell division, microtubules having a dipole moment combine with each other by electrical force to form a spindle, and the generated spindle pulls the chromosomes arranged in the center of the cell on both sides to divide cells.
만약, 이러한 세포분열을 암세포에서 방해시킨다면 암세포의 세포분열 억제를 통한 암의 치료가 가능하다. If these cell divisions interfere with cancer cells, it is possible to treat cancer by suppressing the cell division of cancer cells.
본 발명의 일 기술적 과제는 효과적으로 암세포의 세포분열을 억제하는 암 치료 장치의 구조를 제공함에 있다.One technical problem of the present invention is to provide a structure of a cancer treatment device that effectively suppresses cell division of cancer cells.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 암 치료 장치는 신호 발생기, 상기 신호 발생기와 전기적으로 연결되는 온도 센서 및 상기 신호 발생기에 의해 교류 전압을 인가 받는 한 쌍의 전극들을 포함하고, 상기 신호 발생기는 암세포 내의 강유전체 입자의 배향을 변화시키기 위해 상기 전극들 사이에 전기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 온도 센서는 상기 암세포 근방의 온도를 측정하고, 상기 신호 발생기는 상기 측정된 온도를 기초로 상기 전기장의 세기를 변화시키도록 구성될 수 있다.A cancer treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a signal generator, a temperature sensor electrically connected to the signal generator, and a pair of electrodes that are applied with an alternating voltage by the signal generator, wherein the signal generator is provided in a cancer cell. It is configured to generate an electric field between the electrodes to change the orientation of the ferroelectric particles, the temperature sensor measures the temperature in the vicinity of the cancer cell, and the signal generator determines the strength of the electric field based on the measured temperature. It can be configured to vary.
일부 실시예들에 따르면, 상기 전기장은 10 KHz 내지 500 KHz 의 주파수를 가질 수 있다.According to some embodiments, the electric field may have a frequency of 10 KHz to 500 KHz.
일부 실시예들에 따르면 상기 강유전체 입자는 0 nm 초과 50 nm 이하의 직경을 가지고, 상기 강유전체 입자는 BaTiO3 및 SrTiO3 중 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to some embodiments, the ferroelectric particles have a diameter of greater than 0 nm and less than 50 nm, and the ferroelectric particles may include at least one of BaTiO 3 and SrTiO 3 .
일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 강유전체를 포함할 수 있다.According to some embodiments, the first electrode and the second electrode may include a ferroelectric.
일부 실시예들에 따르면, 상기 강유전체 입자는 상기 암세포의 유사 분열 과정 중 중기에서, 상기 암세포의 세포질 내에 위치하고 상기 강유전체 주위의 전기장에 의해서 상기 염색체들의 적어도 일부는 상기 중심체들과 결합하지 않을 수 있다.According to some embodiments, the ferroelectric particles are located in the cytoplasm of the cancer cells in the middle of the mitotic process of the cancer cells, and at least a part of the chromosomes may not bind to the center bodies by the electric field around the ferroelectric.
일부 실시예들에 따르면, 상기 강유전체는 상기 암세포의 유산 분열 과정 중 말기에서, 상기 암세포의 서로 마주하는 분열구들(cleaveage furrow) 사이에 배치될 수 있다.According to some embodiments, the ferroelectric may be disposed between cleavage furrows facing each other in the late stage of the lactic acid division process of the cancer cells.
일부 실시예들에 따르면, 제1 패치의 일면 상의 제1 전극 및 온도 센서, 제2 패치의 일면 상의 제2 전극 및 온도 센서, 및 상기 제1 전극, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 신호발생기를 포함하고, 상기 신호 발생기는 암세포 내의 나노 입자 프로브의 배향을 변화시키기 위해 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 온도 센서는 상기 암세포 근방의 온도를 측정하고, 상기 신호 발생기는 상기 측정된 온도를 기초로 상기 전기장의 세기를 변화시키도록 구성되고, 상기 나노 입자 프로브의 배향 변화에 따라서, 상기 암세포의 분열이 억제될 수 있다. According to some embodiments, a first electrode and a temperature sensor on one side of a first patch, a second electrode and a temperature sensor on one side of a second patch, and a signal generator electrically connected to the first electrode and the second electrode Including, wherein the signal generator is configured to generate an electric field between the first electrode and the second electrode to change the orientation of the nanoparticle probe in the cancer cell, the temperature sensor measures the temperature near the cancer cell, The signal generator is configured to change the intensity of the electric field based on the measured temperature, and according to a change in orientation of the nanoparticle probe, division of the cancer cells may be suppressed.
일부 실시예들에 따르면, 상기 나노 입자 프로브는 강유전체 입자, 상기 강유전체 입자에 코팅된 부동화 막, 및 상기 부동화 막에 부착된 복수개의 바이오 마커들을 포함하고, 상기 바이오 마커들은 상기 암세포를 타겟팅할 수 있다.According to some embodiments, the nanoparticle probe includes a ferroelectric particle, a passivation film coated on the ferroelectric particle, and a plurality of biomarkers attached to the passivation film, and the biomarkers can target the cancer cell .
일부 실시예들에 따르면, 상기 나노 입자 프로브는 상기 전기장에 의해서 상기 암세포 내에서 이동할 수 있다.According to some embodiments, the nanoparticle probe can move within the cancer cell by the electric field.
일부 실시예들에 따르면, 신호 발생기, 서로 마주하는 제1 전극 및 제2 전극, 서로 마주하는 제3 전극 및 제4 전극, 및 상기 신호 발생기와 전기적으로 연결되는 온도 센서를 포함하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 신호 발생기로부터 제1 교류전압을 인가받고, 상기 시제3 전극 및 상기 제4 전극은 상기 신호 발생기로부터 제2 교류전압을 인가받고, 상기 신호 발생기는 암세포 내의 강유전체 입자의 배향을 변화시키기 위해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 제1 전기장을 발생시키고, 상기 신호 발생기는 상기 암세포 내의 극성 분자들의 배향을 변화시키기 위해 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극 사이에 제2 전기장을 발생시키고, 상기 제1 전기장 및 상기 제2 전기장은 서로 다른 진동수를 가질 수 있다.According to some embodiments, a signal generator, a first electrode and a second electrode facing each other, a third electrode and a fourth electrode facing each other, and a temperature sensor electrically connected to the signal generator, wherein the first The electrode and the second electrode are applied with a first alternating voltage from the signal generator, the third electrode and the fourth electrode are applied with a second alternating voltage from the signal generator, and the signal generator is formed of ferroelectric particles in cancer cells. A first electric field is generated between the first electrode and the second electrode to change the orientation, and the signal generator is disposed between the third electrode and the fourth electrode to change the orientation of polar molecules in the cancer cell. 2 Generate an electric field, and the first electric field and the second electric field may have different frequencies.
본 발명에 따른 암 치료 장치를 통해서, 효과적으로 암세포의 세포 분열을 억제할 수 있다.Through the cancer treatment apparatus according to the present invention, it is possible to effectively suppress the cell division of cancer cells.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 암 치료 장치의 개념도이다.
도 2a는 도 1의 aa의 확대도이다.
도 2b는 도 1의 bb의 확대도이다.
도 3a는 암세포 분열 과정의 중기를 나타내는 개념도이다.
도 3b는 암세포 분열 과정의 말기를 나타내는 개념도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 적용예를 나타내는 개념도들이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 암 치료 장치를 나타내는 개념도이다.
도 6a는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 셀의 상대적 수를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 셀들을 나타낸 그림이다.
도 7a는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 콜로니들(Colonies)의 상대적 수를 나타낸 그래프이다.
도 7b는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 콜로니들을 나타낸 그림이다.1 is a conceptual diagram of a cancer treatment apparatus according to the concept of the present invention.
FIG. 2A is an enlarged view of aa of FIG. 1.
2B is an enlarged view of bb of FIG. 1.
Figure 3a is a conceptual diagram showing the middle of the cancer cell division process.
Figure 3b is a conceptual diagram showing the end of the cancer cell division process.
4A and 4B are conceptual views illustrating an application example of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a cancer treatment apparatus according to some embodiments.
6A is a graph showing the relative number of cells remaining after applying an electric field.
6B is a diagram showing cells remaining after applying an electric field.
7A is a graph showing the relative number of remaining colonies after applying an electric field.
7B is a diagram showing the remaining colonies after applying an electric field.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and can be implemented in various forms and various changes can be made. However, through the description of the present embodiments, the present disclosure is made to be complete, and the present invention is provided to those of ordinary skill in the art to fully inform the scope of the invention. In the accompanying drawings, the components are enlarged in size than actual ones for convenience of description, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing exemplary embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 암 치료 장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a cancer treatment apparatus according to the concept of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 암 치료 장치(1000)는 신호 발생기(100), 제1 전극(201), 제2 전극(202) 및 온도 센서(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
신호 발생기(100)는 `(102) 및 교류 전원(101)을 포함할 수 있다. 제어기(102)는 후술할 전기장(E1)의 진폭 및 진동수를 결정할 수 있다. 제어기(102)는 교류 전원(101)을 통하여 제1 전극(201) 및 제2 전극(202)에 교류 전압을 인가할 수 있다.The
제1 전극(201) 및 제2 전극(202)은 강유전체(ferroelectric) 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(201) 및 제2 전극(202)은 일 예로 PMN-PT, PMN-PZT, BaTiO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
제1 전극(201) 및 제2 전극(202)은 환부(400)를 사이에 두고 서로 이격되게 배치될 수 있다. 제1 전극(201)의 적어도 일부 및 제2 전극(202)의 적어도 일부는 서로 마주할 수 있다. The
제1 전극(201) 및 제2 전극(202) 사이에는 교류 전압에 의해서 전기장(E1)이 형성될 수 있다. 전기장(E1)의 방향은 교류 전압의 진폭 및 진동수에 따라서 계속적으로 변화할 수 있다. 전기장(E1)은 10KHz 내지 500KHz의 범위의 진동수를 가질 수 있다.An electric field E1 may be formed between the
환부(400)는 암세포들(TC)들이 존재하는 영역일 수 있다. 환부(400)에는 정상세포들(NC) 또한 존재할 수 있다. 환부(400)는 일 예로 암세포(TC)가 존재하는 뇌, 유방, 폐 등 어느 하나의 영역에 해당할 수 있다.The affected
암세포들(TC) 주변 및/또는 암세포들(TC) 내에는 복수개의 나노 입자 프로브들(NP)이 주입될 수 있다. 나노 입자 프로브들(NP)은 섭식행위를 통해서 신체 내부로 진입하여, 환부(400)로 이동할 수 있다.A plurality of nanoparticle probes NP may be injected around the cancer cells TC and / or within the cancer cells TC. The nanoparticle probes NP may enter the body through an eating action and move to the affected
온도 센서(300)는 환부(400) 상의 피부의 온도를 측정하여, 제어기(102)에 온도 정보를 제공할 수 있다. 온도 센서(300)는 환부(400)의 온도가 일정하게 유지되도록 또는 화상을 방지하기 위해 환부(400)의 온도가 일정 온도 이상 올라가지 않도록 제어기(102) 및 교류 전원(101)을 통해서 전기장(E1)의 세기 등을 조절 할 수 있다. The
도 2a는 도 1의 aa의 확대도이다. FIG. 2A is an enlarged view of aa of FIG. 1.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 나노 입자 프로브들(NP) 각각은 강유전체 입자(FE)) 및 복수개의 바이오 마커들(BM)을 포함할 수 있다. 필요에 따라 나노 입자 프로브들(NP) 각각은 부동화 막(CP)를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2A, each of the nanoparticle probes NP may include a ferroelectric particle FE and a plurality of biomarkers BM. If necessary, each of the nanoparticle probes NP may further include a passivation film CP.
강유전체 입자(FE)는 0nm 초과 200nm 이하의 직경(△D)을 가지는 구 형태일 수 있다. 강유전체 입자(FE)의 직경(△D)은 강유전체의 특성이 유지되는 한 작을수록 효과적일 수 있다. 강유전체 입자는 BaTiO3, SrTiO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The ferroelectric particles FE may have a spherical shape having a diameter (ΔD) greater than 0 nm and less than 200 nm. The diameter (ΔD) of the ferroelectric particles FE may be effective as long as the characteristics of the ferroelectric material are maintained. The ferroelectric particles may include at least one of BaTiO 3 and SrTiO 3 .
바이오 마커들(BM)은 강유전체 입자(CP)에 부착될 수 있다. 나노 입자 프로브(NP)는 바이오 마커들(BM)을 통하여 암세포(TC) 표면의 수용기(receptor)(RC)와 결합할 수 있다. 암세포(TC)의 수용기(RC)와 결합한 나노 입자 프로브(NP)는 암세포(TC)의 대식작용에 의해서 암세포(TC) 내부로 들어올 수 있다.The biomarkers BM may be attached to the ferroelectric particles CP. The nanoparticle probe (NP) may bind to a receptor (RC) on the surface of the cancer cell (TC) through biomarkers (BM). The nanoparticle probe (NP) combined with the receptor (RC) of the cancer cell (TC) may enter the cancer cell (TC) by macrophages of the cancer cell (TC).
부동화 막(CP)은 강유전체 입자(FE)의 표면을 덮을 수 있다. 부동화 막(CP)은 나노 입자 프로브(NP)의 비특이적 결합 반응을 예방할 수 있다.부동화 막(CP)은 일 예로 FBS(Fetal Bovine Serum)를 포함할 수 있다.The passivation film CP may cover the surface of the ferroelectric particles FE. The passivation membrane (CP) may prevent a non-specific binding reaction of the nanoparticle probe (NP). The passivation membrane (CP) may include, for example, FBS (Fetal Bovine Serum).
도 2b는 도 1의 bb의 확대도이다. 2B is an enlarged view of bb of FIG. 1.
도 1 및 도 2b를 참조하면, 나노 입자 프로브(NP)에 전기장(E1)이 가해질 수 있다. 나노 입자 프로브(NP)에 전기장(E1)이 인가되는 경우 나노 입자 프로브(NP)의 강유전체 입자(FE) 내에서 분극 현상이 일어날 수 있다. 즉, 전기장(E1)의 방향에 따라서 강유전체 입자(FE)의 어느 일부분은 양전하(+)로, 다른 일부분은 음전하(-)로 대전될 수 있다. 1 and 2B, an electric field E1 may be applied to the nanoparticle probe NP. When an electric field E1 is applied to the nanoparticle probe NP, polarization may occur in the ferroelectric particle FE of the nanoparticle probe NP. That is, depending on the direction of the electric field E1, a portion of the ferroelectric particles FE may be charged with a positive charge (+) and a portion with a negative charge (-).
교류 전압에 의해서 전기장(E1)의 방향이 지속적으로 변화할 수 있다. 강유전체 입자(FE)는 물질의 특성상 한번 분극이 이루어지면, 전기장이 가해지지 않더라도 분극된 상태를 유지할 수 있다. 분극된 상태에서 다른 방향의 전기장이 가해지면 그 전기장의 방향을 따른 재분극이 이루어질 수 있다. The direction of the electric field E1 may be continuously changed by the AC voltage. Due to the nature of the material, the ferroelectric particles FE can maintain a polarized state even when an electric field is not applied. When an electric field of a different direction is applied in a polarized state, repolarization along the direction of the electric field may be performed.
전기장(E1)의 방향이 변화하는 경우, 변화된 전기장(E1)의 "?藪* 따라서 나노 입자 프로브(NP)의 배향이 변화할 수 있다. 전기장(E1)의 변화 과정에서 강유전체 입자(FE)는 전기력을 받을 수 있다. 본 명세서에서 말하는 배향의 변화(F)는 나노 입자 프로브(NP)의 진동(F1), 회전(F2) 등을 모두 포함할 수 있다.When the direction of the electric field E1 changes, the orientation of the nanoparticle probe NP may change according to “? 藪 * of the changed electric field E1. In the process of changing the electric field E1, the ferroelectric particle FE is The change in orientation (F) referred to herein may include vibration (F1), rotation (F2), etc. of the nanoparticle probe (NP).
도 3a는 암세포 분열 과정의 중기를 나타내는 개념도이다. Figure 3a is a conceptual diagram showing the middle of the cancer cell division process.
도 3a를 참조하면, 분극된 나노 입자 프로브(NP)는 쌍극자 모멘트를 지닌 방추사(SF) 내의 미세소관(microtubules)과 전기적 인력에 의해서 인접하게 이동될 수 있다. 나노 입자 프로브(NP)는 암세포(TC)의 세포질 내에 위치할 수 있다. 나노 입자 프로브(NP)는 전기장(E1)에 의해 발현되는 전기적 특성에 의해 암세포(TC)에 영향을 줄 수 있다. 일 예로 나노 입자 프로브(NP) 주위의 전기장에 의해서 상기 염색체들의 적어도 일부는 상기 중심체들과 결합하지 않을 수 있다.Referring to Figure 3a, the polarized nanoparticle probe (NP) can be moved adjacently by microtubules (microtubules) and electrical attraction in the spindle (SF) with a dipole moment. The nanoparticle probe (NP) may be located in the cytoplasm of the cancer cell (TC). The nanoparticle probe (NP) may affect cancer cells (TC) by electrical properties expressed by the electric field (E1). For example, at least a portion of the chromosomes may not be coupled to the center bodies by the electric field around the nanoparticle probe (NP).
나노 입자 프로브들(NP)의 입체 장애(steric hindrance)로 인하여 중심체들(CM)으로부터 연장되는 방추사들(SF)은 염색체들(CS)과 연결되지 않을 수 있다. 또한 나노 브로프들(NP)의 진동 또는 회전 등에 의해서 방추사들(SF)은 염색체들(CS)과 연결되지 않을 수 있다. Due to the steric hindrance of the nanoparticle probes NP, the spindles SF extending from the central bodies CM may not be connected to the chromosomes CS. Also, the spindles SF may not be connected to the chromosomes CS due to vibration or rotation of the nano-brops NP.
다른 실시예에 있어서, 전기장(E1)에 의해서 방추사(SF) 내의 미세소관들의 배향이 변형되어 방추사들(SF) 중 적어도 일부가 파괴될 수 있다. 방추사들(SF)이 파괴됨으로서, 방추사들(SF)은 염색체들(CS)과 연결되지 않을 수 있다.In another embodiment, the orientation of the microtubules in the spindle SF may be modified by the electric field E1, such that at least some of the spindles SF are destroyed. As the spindles SF are destroyed, the spindles SF may not be connected to the chromosomes CS.
도 3b는 암세포 분열 과정의 말기를 나타내는 개념도이다.Figure 3b is a conceptual diagram showing the end of the cancer cell division process.
도 3b를 참조하면, 암세포 분열 과정 중 말기에는 분열구(Cleaverage furrow)(CF)가 형성될 수 있다. 마주하는 두 개의 분열구들(CF)을 사이에 두고 예비 제1 딸세포(D1) 예비 제2 딸세포(D2) 내에는 극성의 세포 물질들(PC)이 존재할 수 있다. Referring to Figure 3b, at the end of the cancer cell division process, cleavage (Cleaverage furrow) (CF) may be formed. Polar cell materials (PC) may be present in the preliminary first daughter cell (D1) and the preliminary second daughter cell (D2) with the two opposing divisions (CF) interposed therebetween.
도 3a와 비교하면, 전기장(E1)은 불균일한 전기력선을 가지도록 인가될 수 있다. 전기장(E1)에 의해서 나노 입자 프로브들(NP)은 이동할 수 있고, 나노 입자 프로브들(NP)의 적어도 일부는 두 개의 분열구들(CF) 사이로 이동할 수 있다. 분열구들(CF) 사이의 암세포(TC)의 수축이 방지되어 두 개의 딸세포로 분열되는 것이 방지될 수 있다. 3A, the electric field E1 may be applied to have a non-uniform electric force line. The nanoparticle probes NP may move by the electric field E1, and at least some of the nanoparticle probes NP may move between the two cleavage spheres CF. The contraction of cancer cells TC between the cleavage spheres CF is prevented, so that the division into two daughter cells can be prevented.
다른 실시예에 있어서는, 전기장(E1)에 의해서 극성의 세포 물질들(PC) 중 적어도 일부가 두개의 분열구들(CF) 사이로 이동할 수 있다. 이 경우 분열구들(CF) 사이의 암세포(TC)의 수축이 방지되어 두 개의 딸세포로 분열되는 것이 방지될 수 있다. In another embodiment, at least some of the polar cell materials PC may be moved between the two cleavage spheres CF by the electric field E1. In this case, the contraction of the cancer cells TC between the cleavage spheres CF is prevented, so that the division into two daughter cells can be prevented.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 적용예를 나타내는 개념도들이다.4A and 4B are conceptual views illustrating an application example of the present invention.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 패치(P1) 및 제2 패치(P2)가 환부(400)를 사이에 두고 배치될 수 있다. 제1 패치(P1)는 제1 패치(P1)의 일면(PF1) 상에 제공된 접착층(미도시)을 통해서 환부(400) 상의 피부와 접착할 수 있다. 제2 패치(P2)는 제2 패치(P2)의 일면(PF2) 상에 제공된 접착층(미도시)을 통해서 환부(400) 상의 피부(미도시)와 접촉할 수 있다. 4A and 4B, the first patch P1 and the second patch P2 may be disposed with the
제1 패치(P1) 의 일면(PF1) 상에는 복수개의 제1 전극들(201) 및 복수개의 온도 센서들(300)이 제공될 수 있다. 제2 패치(P2)의 일면(PF2) 상에는 복수개의 제2 전극들(202) 및 복수개의 온도 센서(300)들이 제공될 수 있다. 제1 전극들(201), 제2 전극들(202), 및 온도 센서들(300)은 신호 발생기(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.A plurality of
도 5는 일부 실시예들에 따른 암 치료 장치를 나타내는 개념도이다. 이하에서 설명하는 것들을 제외하면 도 1을 통하여 상세하게 설명하였으므로 생략한다.5 is a conceptual diagram illustrating a cancer treatment apparatus according to some embodiments. Except for those described below, it has been described in detail through FIG. 1 and is omitted.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 암 치료 장치(2000)는 신호 발생기(100), 제1 전극(201), 제2 전극(202), 제3 전극(203), 제4 전극(204) 및 온도 센서(300)를 포함할 수 있다.5, the
제1 전극(201) 및 제2 전극(202)은 환부(400)를 사이에 두고 마주하게 배치될 수 있다. 제3 전극(203) 및 제4 전극(204)은 환부(400)를 사이에 두고 마주하게 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면 제3 전극(203) 및 제4 전극(204) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.The
제1 전극(201) 및 제2 전극(202) 사이에는 제1 전기장(E1)이 발생할 수 있다. 제3 전극(200c) 및 제4 전극(200d) 사이에는 제2 전기장(E2)이 발생할 수 있다. 제1 전기장(E1) 및 제2 전기장(E2)의 진폭 및/또는 주파수는 서로 다를 수 있다.A first electric field E1 may be generated between the
제1 전기장(E1)은 나노 입자 프로브(NP)의 배향을 변화하게끔 하는 특정 주파수를 가질 수 있다. 제1 전기장(E1)의 주파수는 제2 전기장(E2)의 주파수보다 작을 수 있다. 제1 전기장(E1)의 주파수는 10KHz 내지 100KHz의 범위를 포함할 수 있다.The first electric field E1 may have a specific frequency to change the orientation of the nanoparticle probe NP. The frequency of the first electric field E1 may be smaller than the frequency of the second electric field E2. The frequency of the first electric field E1 may include a range of 10KHz to 100KHz.
상술한 바와 같이 제1 전기장(E1)에 의해서 나노 입자 프로브(NP)는 세포 분열 과정에서 방추사를 통한 중심체 및 염색체의 연결 방지, 딸 세포들의 생성 방지로 인하여 암세포(TC)의 세포 분열을 억제할 수 있다.As described above, the nanoparticle probe (NP) by the first electric field (E1) inhibits cell division of cancer cells (TC) due to prevention of the connection of the central body and chromosomes through spindles during cell division, and prevention of generation of daughter cells. You can.
제2 전기장(E2)은 암세포(TC)의 극성 물질들의 배향을 변화시키게끔 하는 특정 주파수를 가질 수 있다. 제2 전기장(E2)의 주파수는 100KHz 내지 500KHz의 범위를 포함할 수 있다.The second electric field E2 may have a specific frequency to change the orientation of the polar substances in the cancer cell TC. The frequency of the second electric field E2 may include a range of 100KHz to 500KHz.
제2 전기장(E2)에 의해서 암세포(TC) 분열의 중기 과정에서, 미세소관들의 배향으로 인해서 방추사가 파괴될 수 있다. 제2 전기장(E2)에 의해서 극성 세포 물질들의 분열구들 사이로의 이동으로 인해 두개의 딸 세포로 분리되지 않을 수 있다.In the mid-term process of cancer cell (TC) division by the second electric field (E2), the spindle can be destroyed due to the orientation of the microtubules. Due to the movement of the polar cell materials between the cleavage spheres by the second electric field E2, it may not be separated into two daughter cells.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
BT-549 유방암 세포주(breast cancer cell line)는 American Type Culture Collection(ATCC; Manassas, VA)로부터 구입하여 준비하였다. BT-549 세포는 RPMI(corning)에서 배양하였다. BT-549 세포에 10% FBS, 및 1% 페니실린/스트렙토 마이신을 보충하였다. BT-549 세포는 가습된 5%의 CO2 배양기에서 37℃로 유지되었다.The BT-549 breast cancer cell line was purchased from the American Type Culture Collection (ATCC; Manassas, VA) and prepared. BT-549 cells were cultured in RPMI (corning). BT-549 cells were supplemented with 10% FBS, and 1% penicillin / streptomycin. BT-549 cells were maintained at 37 ° C. in a humidified 5% CO 2 incubator.
BT-549 세포는 22 mm 플라스틱 커버 슬립(Thermo Fisher Scientific, MA, USA)에서 24시간동안 유지하였다. 이후 커버 슬립은 오토 클레이브 집게(autoclaved forceps)를 사용하여, 세라믹 이노 비트로 접시 (NovoCure, Haifa, Israel) 로 이동되었다. BT-549 cells were maintained for 24 hours in a 22 mm plastic cover slip (Thermo Fisher Scientific, MA, USA). The cover slip was then transferred to a ceramic innobit plate (NovoCure, Haifa, Israel) using autoclaved forceps.
(실험예 1)(Experimental Example 1)
비교예 1과 같이 동일한 조건으로 암세포가 배양된 접시를 준비하였다. A dish in which cancer cells were cultured under the same conditions as in Comparative Example 1 was prepared.
약 100nm의 직경을 가지는 Barium titanate nanoparticles(BTNP)를 US Research Nanomaterials Inc. (TX, USA)로부터 구입하여 추가 정제 없이 에탄올에 분산시키고, 초음파 처리하여 응집물을 분산시켰다. 바이오 마커를 부착하여 0 초과 20 μg/ml 이하의 농도의 나노 입자 프로브를 형성하였다. 암세포에 처리하기 전에 5%의 FBS를 첨가하여 BTNP를 단백질 코로나(protein corona)로 코팅하였다. 암세포가 배양된 접시에 나노 입자 프로브를 투입하였다.Barium titanate nanoparticles (BTNP) with a diameter of about 100 nm are used by US Research Nanomaterials Inc. (TX, USA) to disperse in ethanol without further purification, and sonicated to disperse aggregates. Biomarkers were attached to form nanoparticle probes with concentrations greater than 0 and up to 20 μg / ml. BTNP was coated with protein corona by adding 5% FBS before treatment to cancer cells. The nanoparticle probe was introduced into a dish in which cancer cells were cultured.
(실험예 2)(Experimental Example 2)
약 200nm의 직경을 가지는 BTNP를 사용하는 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 실험하였다. 200nm의 BTNP는 마찬가지로 US Research Nanomaterials Inc. (TX, USA)에서 구입하였다.Experiments were conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that BTNP having a diameter of about 200 nm was used. BTNP at 200nm is likewise US Research Nanomaterials Inc. (TX, USA).
도 6a는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 셀의 상대적 수를 나타낸 그래프이다. 도 6b는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 셀들을 나타낸 그림이다. 도 6b의 그림은 450nm의 VersaMax Microplate Reader(Molecular device, CA, USA)로 측정한 그림이다.6A is a graph showing the relative number of cells remaining after applying an electric field. 6B is a diagram showing cells remaining after applying an electric field. Figure 6b is a picture measured with a VersaMax Microplate Reader (Molecular device, CA, USA) of 450nm.
전기장은 150mA 전류에서 150KHz로 암세포 배양 접시에 3일동안 인가하였다. 온도는 인비트로 시스템(inviotro system) 냉장 인큐베이터를(ESCO Technologies, TX, USA)를 이용하여 37℃로 유지하였다. The electric field was applied to the cancer cell culture dish for 3 days at 150 KHz at 150 mA current. The temperature was maintained at 37 ° C. using an inviotro system refrigerated incubator (ESCO Technologies, TX, USA).
동일한 부피의 살아있는 세포 수를 측정하기 위해 BD accuriTM C6(BD biosciences, CA, USA)를 사용하여 수행하였다. 500㎍/mL 프로피디움 아이오다이드(PI;Sigma-Aldrich)로 염색하고 PI-음성 집단의 세포 수를 100㎕의 부피로 계산하였다.It was performed using BD accuri ™ C6 (BD biosciences, CA, USA) to measure the same volume of living cells. Staining with 500 μg / mL propidium iodide (PI; Sigma-Aldrich) and counting the number of cells in the PI-negative population to a volume of 100 μl.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 전기장을 가해주지 않은 경우(none) 실험예 1은 비교예 1에 비하여 다소 암세포 수가 감소하였으나, 실험예 2의 경우 비교예 1과 차이가 거의 없다.6A and 6B, when the electric field was not applied (none), Experimental Example 1 slightly decreased the number of cancer cells compared to Comparative Example 1, but in Experimental Example 2, there was little difference from Comparative Example 1.
전기장을 가해준 경우(TTFields) 실험예 1, 실험예 2 및 비교예 1 모두 전기장을 가해주지 않은 경우(none)보다 더 암세포 수가 감소하였다.In the case of applying an electric field (TTFields), both Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Comparative Example 1 reduced the number of cancer cells more than when the electric field was not applied (none).
특히 전기장을 가해준 경우 나노 입자 프로브가 투입된 실험예 1 및 실험예 2가 비교예 1보다 더 적은 세포수가 남아있음을 확인할 수 있다.In particular, when an electric field was applied, it can be confirmed that Experimental Example 1 and Experimental Example 2 in which nanoparticle probes were injected had fewer cell numbers than Comparative Example 1.
도 7a는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 콜로니들(Colonies)의 상대적 수를 나타낸 그래프이다. 도 7b는 전기장을 가해준 뒤의 남아있는 콜로니들을 나타낸 그림이다. 7A is a graph showing the relative number of remaining colonies after applying an electric field. 7B is a diagram showing the remaining colonies after applying an electric field.
전기장은 150mA 전류에서 150KHz로 암세포 배양 접시에 3일동안 인가하였다. 전기장 인가 후에, 커버 슬립을 6-웰 플레이트(6-well plate)로 옮기고, 37℃에서 인큐베이션 하였다. 7일후 콜로니들을 고정시키고 1%의 크리스탈 바이올렛(Sigma-Aldrich) 및 40%의 메탄올 용액으로 염색한 다음 콜로니 수를 세었다.The electric field was applied to the cancer cell culture dish for 3 days at 150 KHz at 150 mA current. After application of the electric field, the cover slip was transferred to a 6-well plate and incubated at 37 ° C. After 7 days, colonies were fixed and stained with 1% crystal violet (Sigma-Aldrich) and 40% methanol solution, and then the colonies were counted.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 전기장을 가해주지 않은 경우(none), 실험예 1은 비교예 1에 비하여 콜로니들의 수가 조금 더 많고, 실험예 2의 경우 비교예 1과 콜로니들의 수의 차이가 거의 없다.7A and 7B, when an electric field is not applied (none), Experimental Example 1 has a slightly larger number of colonies compared to Comparative Example 1, and Experimental Example 2 shows a difference between the Comparative Example 1 and the number of colonies. Few.
전기장을 가해준 경우(TTFields) 실험예 1, 실험예 2 및 비교예 1 모두 전기장을 가해주지 않은 경우(none)보다 콜로니들의 수가 감소하였다.In the case of applying an electric field (TTFields), the number of colonies was decreased in Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Comparative Example 1 in comparison with the case where no electric field was applied (none).
특히, 전기장을 가해준 경우에 나노 입자 프로브가 투입된 실험예 1 및 실험예 2가 비교예 1보다 더 적은 콜로니가 남아있음을 알 수 있다.Particularly, when the electric field was applied, it can be seen that Experimental Example 1 and Experimental Example 2 in which the nanoparticle probe was injected had fewer colonies than Comparative Example 1.
본 발명에 따른 암세포 장치는 암세포에 강유전체를 포함하는 나노 입자 프로브를 투하하고 이에 특정 주파수의 전기장을 가해줌으로써 암세포의 세포 분열을 효과적으로 억제할 수 있다.The cancer cell device according to the present invention can effectively suppress the cell division of cancer cells by dropping a nanoparticle probe containing a ferroelectric substance into the cancer cells and applying an electric field of a specific frequency thereto.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 신호 발생기
101: 교류 전원
102: 제어기
201: 제1 전극
202: 제2 전극
300: 온도 센서
E1: 전기장100: signal generator
101: AC power
102: controller
201: first electrode
202: second electrode
300: temperature sensor
E1: electric field
Claims (10)
상기 신호 발생기와 전기적으로 연결되는 온도 센서; 및
상기 신호 발생기에 의해 교류 전압을 인가 받는 한 쌍의 전극들을 포함하고,
상기 신호 발생기는 암세포 내의 강유전체 입자의 배향을 변화시키기 위해 상기 전극들 사이에 전기장을 발생시키도록 구성되고,
상기 온도 센서는 상기 암세포의 근방의 온도를 측정하고, 상기 신호 발생기는 상기 측정된 온도를 기초로 상기 전기장의 세기를 변화시키도록 구성되는 암 치료 장치.
Signal generator;
A temperature sensor electrically connected to the signal generator; And
It includes a pair of electrodes that are applied with an alternating voltage by the signal generator,
The signal generator is configured to generate an electric field between the electrodes to change the orientation of ferroelectric particles in cancer cells,
The temperature sensor measures the temperature in the vicinity of the cancer cells, and the signal generator is a cancer treatment device configured to change the intensity of the electric field based on the measured temperature.
상기 전기장은 10 KHz 내지 500 KHz 의 주파수를 가지는 암 치료 장치.
According to claim 1,
The electric field is a cancer treatment device having a frequency of 10 KHz to 500 KHz.
상기 강유전체 입자는 0 nm 초과 50 nm 이하의 직경을 가지고,
상기 강유전체 입자는 BaTiO3, 및 SrTiO3 중 적어도 어느 하나를 포함하는 암 치료 장치.
According to claim 1,
The ferroelectric particles have a diameter of more than 0 nm and less than 50 nm,
The ferroelectric particles are BaTiO 3 , SrTiO 3 Cancer treatment device comprising at least one.
상기 전극들의 각각은 강유전체를 포함하는 암 치료 장치.
According to claim 1,
Each of the electrodes comprises a ferroelectric cancer treatment device.
상기 강유전체 입자는 상기 암세포의 유사 분열 과정 중 중기에서, 상기 암세포 내의세포질 내에 위치하고,
상기 강유전체 입자 주위의 전기장에 의해서 상기 암세포의 염색체들의 적어도 일부는 상기 암세포의 중심체들과 결합하지 않는 암 치료 장치.
According to claim 1,
The ferroelectric particles are located in the cytoplasm of the cancer cells in the middle of the mitotic process of the cancer cells,
A cancer treatment device in which at least some of the chromosomes of the cancer cells are not coupled with the centers of the cancer cells by the electric field around the ferroelectric particles.
상기 강유전체는 상기 암세포의 유산 분열 과정 중 말기에서,
상기 암세포의 서로 마주하는 분열구들(cleavage furrows) 사이에 배치되는 암 치료 장치.
According to claim 1,
The ferroelectric in the late stage of the lactic acid division process of the cancer cells,
A cancer treatment device disposed between cleavage furrows facing each other of the cancer cells.
제2 패치의 일면 상의 제2 전극 및 제2 온도 센서; 및
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 신호 발생기를 포함하고,
상기 신호 발생기는 암세포 내의 나노 입자 프로브의 배향을 변화시키기 위해 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전기장을 발생시키도록 구성되고,
상기 제1 및 제2 온도 센서 각각은 상기 암세포의 근방의 온도를 측정하고, 상기 신호 발생기는 상기 측정된 온도를 기초로 상기 전기장의 세기를 변화시키도록 구성되고,
상기 나노 입자 프로브의 배향 변화에 따라서, 상기 암세포의 분열이 억제되는 암 치료 장치.
A first electrode and a first temperature sensor on one side of the first patch;
A second electrode and a second temperature sensor on one side of the second patch; And
And a signal generator electrically connected to the first electrode and the second electrode,
The signal generator is configured to generate an electric field between the first electrode and the second electrode to change the orientation of the nanoparticle probe in the cancer cell,
Each of the first and second temperature sensors measures a temperature in the vicinity of the cancer cell, and the signal generator is configured to change the intensity of the electric field based on the measured temperature,
Cancer treatment device in which the division of the cancer cells is suppressed according to the orientation change of the nanoparticle probe.
상기 나노 입자 프로브는:
강유전체 입자;
상기 강유전체 입자에 코팅된 부동화 막; 및
상기 부동화 막에 부착된 복수개의 바이오 마커들을 포함하고,
상기 바이오 마커들은 상기 암세포를 타겟팅하는 암 치료 장치.
The method of claim 7,
The nanoparticle probe is:
Ferroelectric particles;
A passivation film coated on the ferroelectric particles; And
A plurality of biomarkers attached to the passivation membrane,
The biomarkers are cancer treatment devices that target the cancer cells.
상기 나노 입자 프로브는 상기 전기장에 의해서 상기 암세포 내에서 이동하는 암 치료 장치.
The method of claim 7,
The nanoparticle probe is a cancer treatment device that moves within the cancer cells by the electric field.
서로 마주하는 제1 전극 및 제2 전극;
서로 마주하는 제3 전극 및 제4 전극; 및
상기 신호 발생기와 전기적으로 연결되는 온도 센서를 포함하되,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 신호 발생기로부터 제1 교류전압을 인가받고,
상기 제3 전극 및 상기 제4 전극은 상기 신호 발생기로부터 제2 교류전압을 인가받고,
상기 신호 발생기는 암세포 내의 강유전체 입자의 배향을 변화시키기 위해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 제1 전기장을 발생시키고,
상기 신호 발생기는 상기 암세포 내의 극성 분자들의 배향을 변화시키기 위해 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극 사이에 제2 전기장을 발생시키고,
상기 제1 전기장 및 상기 제2 전기장은 서로 다른 진동수를 가지는 암 치료 장치.
Signal generator;
A first electrode and a second electrode facing each other;
A third electrode and a fourth electrode facing each other; And
It includes a temperature sensor electrically connected to the signal generator,
The first electrode and the second electrode are applied with a first AC voltage from the signal generator,
The third electrode and the fourth electrode are applied with a second AC voltage from the signal generator,
The signal generator generates a first electric field between the first electrode and the second electrode to change the orientation of ferroelectric particles in cancer cells,
The signal generator generates a second electric field between the third electrode and the fourth electrode to change the orientation of polar molecules in the cancer cell,
The first electric field and the second electric field are cancer treatment devices having different frequencies.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/576,472 US20200094051A1 (en) | 2018-09-20 | 2019-09-19 | Cancer treating device |
Applications Claiming Priority (2)
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| KR20180113213 | 2018-09-20 |
Publications (1)
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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2019
- 2019-08-27 KR KR1020190105063A patent/KR20200034588A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20210122465A (en) * | 2020-04-01 | 2021-10-12 | 한국전자통신연구원 | Cancer treatment device |
| US11771912B2 (en) | 2020-04-01 | 2023-10-03 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Cancer treatment device |
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