A Study of Sterilization Effect of Long-wavelength UVA-LED Irradiation on Bacteria Causing Eye Diseases

장파장의 자외선 LED 광원을 이용한 안질환 세균의 살균효과

이철우·정경인·황광하·이석주·유근창

동신대학교 일반대학원 안경광학과

투고일(2012년 2월 3일), 수정일(2012년 3월 1일), 게재확정일(2012년 3월 17일)

···

목적

:

본연구는

UVA

영역의

LED

를이용하여 안질환을일으키는대표적인 유발균인녹농균과포도상구균에 대 한살균효과를알아보고

, UVA

영역의

LED

를콘택트렌즈살균에활용하고자하였다

.

방법

:

안질환의원인세균인녹 농균과 포도상구균에대한 살균효과 실험은

400 nm

의

UVA-LED

를이용하여 소형 살균기기를 제작하여 녹농균은

10

⁻⁷

CFU/ml,

포도상구균은

10

⁻⁵

CFU/ml

로각각 액체배지에희석하여 넣은 후시간대별로

15

분

, 30

분

, 60

분

, 120

분

, 240

분

, 360

분

, 480

분동안각각

400 nm

의

UVA

를조사하였다

.

결과

:

살균실험결과를직선회귀방정식

(regresson line equation)

^{으로 변환하여 목표 살균치}

(target log inactivation)

^{를도출한 결과 녹농균에 대한}

3log inactivation

^의

UV

^조사량

(mJ/cm

²

)

^이

54,847 UV dose(mJ/cm

²

)

^이었으며

,

^조사시간

(irridiation time)

^은

135.42(min)

^이었다

.

^또한포도

상구균의

3log inactivation

^은

39,066 UV dose(mJ/cm

²

)

^{이었으며조사시간은}

98.72

^분이었다

.

^결론

:

^{이러한실험결과}

400 nm

의

UVA-LED

를이용한녹농균과 포도상구균에대한 뛰어난살균효과를확인하였으며콘택트렌즈의 살균에

유용하게 이용될것으로사료된다

.

주제어: UVA-LED,

녹농균

,

포도상구균

,

살균효과

···

서 론

콘택트렌즈관련 안질환을일으키는 세균 중에서가장 흔하게발견되는것으로 녹농균

(

Pseudomonas aeruginosa

),

포도상구균

(

Staphylococcus aureus

),

^{연쇄상구균}

(

Streptococcus

),

세라치아

(

Serratia sp.

),

^대장균

(

Escherichia coli

)

^{등을 들}

수있다

.

일반적인살균을위해널리사용되는 방법으로는열살 균

,

^{화학 살균}

,

^{자외선살균 등이 있고이 중에서콘택트}

렌즈의 살균을 위해 쓰는방법은 열소독

,

^{화학소독 등이}

대표적이나콘택트렌즈 관리를위한 자외선살균의연구 는미미한실정이다

.

자외선은

100~400 nm

^{파장 범위의전자기파로서}

UVA

(315~400 nm), UVB(280~315 nm), UVC(200~280 nm),

^그

리고

vaccum UV(100~200 nm)

^이렇게

4

^{개의범위로분류}

할수있다

.

^{살균효과는주로}

200 nm

^에서

280 nm

^사이의

UVC

^{영역에서 발생한다}

. UVC

^{파장대역이살균자외선으}

로특징되어지는 이유는

UVC

^{파장대역이 세포내에 존재}

하는

DNA

^{에 잘 흡수되기때문이다}

.

^{자외선살균효과를}

나타내기위하여

260~265 nm

^{파장대역이가장많이사용}

되어왔으며^[1]

,

^{최근그동안관심을기울이지않았던}

UVA

영역의 자외선살균에대한연구가진행되고 있다^[2-4]

.

자외선이 미생물에 소독효과를 나타내는 기전은

DNA

에흡수되어

DNA

^{사슬의인접한티민이량체를형성하여}

미생물의

DNA

^{구조를 파괴시켜 살균을 일으키는 것으로}

알려져 있으며 북미와 유럽에서는 정수장의 살균장치로 오래전부터이용되어 왔다^[5]

. Wurtele A

^등[6]은

269 nm

^와

282 nm

^의

LED

^{를 이용한 물의 소독연구에서 고초균}

(

Bacillus subtilis

)

^{의살균효과를 보고하였고}

, Bartolonei M

등^[7]도자외선램프에 의한콘택트렌즈 소독방법을연구하 였는데 특별한문제점이나 불편함은없었다고 하였다

.

Harris M

^등[8]은

253.7 nm

^{의자외선을이용한콘택트렌}

즈와 보존액의살균에서과산화수소소독보다

10

^{배나 빠}

르고 효과적인 소독방법이라 하였으며

Harris M

^등[9]의

또 다른연구에서

FDA

^{의콘택트렌즈의 분류방법중 재}

질의분류에따른

4

^{그룹의소프트렌즈와착색소프트렌즈}

, RGP

^{콘택트렌즈이렇게}

6

^{종류의렌즈에서}

20

^{시간동안자}

외선에 노출시킨후콘택트렌즈파라미터의 변화를측정 하였다

.

^그결과

FDA 4

^{그룹중그룹}

2

^의고함수

-

^비이온성

소프트콘택트렌즈의 경우굴절력

,

^중심두께

,

^직경

,

^함수율

이 증가하여 피팅특성과 성능에 영향을미칠 것 이라고 하였다

.

^{그러나그외의경우대부분측정오차범위이내이}

교신저자연락처: 유근창, 520-714 전남나주시대호동 252번지 동신대학교안경광학과

TEL: 061-330-3553, FAX: 061-330-2808, E-mail: [email protected]

<초청논문>

거나미미한수준이었으며대부분의콘택트렌즈의살균에 이용할수있을것이라고 하였다

.

Michael B

^{등[10]은 먹는 물의 소독에서 대장균에 대한}

살균의주원인 중한 가지가

UVA

^{라고 보고하였고}

, Mori M

^[11]은

UVA-LED

^{를 이용한살균연구에서}

UVA-LED

^살

균장치가 새로운유형의 물 살균장치로 개발될수 있을 것이라고 밝혔으며

Hamamoto A

^등[12]도

UVA-LED

^를이

용한대장균의 살균효과를입증한 바있다

. Lian X

^등[13]

은

LB broth

^{에농도를달리하여}

UVA-LED

^{에의한대장균}

의살균효과를연구하며유색음료

(

^쥬스등

)

^{의살균에이용}

될수있다고 한 바있다

.

따라서본연구에서는

UVA

^영역의

LED

^{를이용하여안}

질환을일으키는대표적인세균인녹농균과포도상구균에 대한 살균효과를 알아보고

,

^{콘택트렌즈 살균에 활용하고}

자하며

UVA

^영역의

LED

^{를살균광원으로하는휴대형콘}

택트렌즈살균기기를제작하여

99.9%

^{의 목표살균시간과}

목표살균조사량을구하고

,

^{살균기기로써의유효성을 검정}

하고자한다

.

재료 및 방법

1. UVA-LED

UVA-LED

^는미국

BIVAR

^社의

390 nm(UV5TZ-390-15), 395 nm(UV5TZ-395-15), 400 nm(UV5TZ-400-15), 405 nm (UV5TZ-405-15)

^의

LED

^{를사용하였으며제조사에서제공}

하는데이터 시트를표기하였다

(Fig. 1)(Table 1).

2.

^{페트리디쉬형}

UVA-LED

^조사기기

외부광원을차단하기위하여가로

10 cm,

^세로

10 cm,

^높

이

12 cm

^{의불투명플라스틱용기를제작하였고}

,

^각각의용

기내부의윗면안쪽에는

4

^{개의파장대로제작된광원모듈}

을부착하였다

. LED

^{광원의발산각과조사거리에따라고체}

배지를골고루조사할수있도록계산하여

24

^개의

UVA-

LED

^{를사용하였고}

, LED

^{한개당공급한전압과전류는}

3.4

V, 15 mA

^{이었으며조사거리는}

12 cm

^이었다

(Fig. 2).

3.

^{콘택트렌즈보관용기형}

UVA-LED

^조사기기

소형

UVA-LED

^{조사기기를콘택트렌즈보관용기의마개}

로제작하였고콘택트렌즈보관용기에액체배지를담을수 있게 하였으며용기의 재질은불투명한플라스틱을 사용 하였다

.

^{광원부는콘택트렌즈보관용기의 내부면적을고려}

하여최대한균등하게조사가될수있도록

400 nm UVA-

LED 4

^{개를 모듈로 제작하였고}

,

^{전원부는 안정적인 전류}

의 공급이 가능하도록 정전류 드라이버를 이용하였으며

, LED

^{한개당공급한전압과전류는}

3.4 V, 15 mA

^이었다

.

^콘

택트렌즈 보관용기는 외부직경

2.5 cm,

^내부직경

2.1 cm, Fig. 1. Relative Luminous Intensity vs. Wavelength.

Table 1. Electrical Characteristics of UVA-LED

Part Number Forward

Voltage(v)¹

Recommend Forward Current (mA)

Reverse Current (mA)

Peak Wavelength

λ

p(nm)² Emitting

Power(mW) 50% Power Angle (deg)

MIN TYP MAX MIN TYP MAX MAX MIN TYP MAX MIN TYP³ TYP

UV5TZ-390-15

3.0 3.4 3.8 10 15 20 100

387.5 390.0 392.5

10 20 15

UV5TZ-395-15 392.5 395.0 397.5

UV5TZ-400-15 397.5 400.0 402.5

UV5TZ-405-15 402.5 405.0 407.5

Notes: 1. Tolerance of forward voltage :

±

0.05V. 2. Tolerance of peak wavelength :

±

1.0 nm. 3. Tolerance of emitting power (Typ) :

±

15%.

Fig. 2. UVA Irradiation device for petri dish.

외부높이

1.3 cm,

^내부높이

1 cm

^{로되어있으며조사거리}

는

0.4 cm

^이었다

(Fig. 3).

4.

^{사용균주와배지}

자외선의 조사에 의한 살균실험에 사용된 녹농균

(

Pseudomonas aeruginosa

(4-3355))

^은

J

^{대학교 의과대학에}

서분양받았고

,

^{포도상구균}

(

Staphylococcus aureus

) KCTC 3881

^{은한국생명공학연구원생물자원센터}

(BRC)

^에서분양

받은것을실험균주로 선정하였다

.

배지는

Nutrient Agar(NA)

^와

Nutrient Broth(NB)

^를사용

하였으며모든균은

37

^o

C

^{의온도에서호기성조건으로배}

양하였다

.

5. UVA-LED

^조사

1)

^{페트리디쉬형}

UVA-LED

^{조사기기를 이용한}

4

^개

파장대의자외선조사

UVA-LED

^{의 조사에따른 살균효과를 평가하기위해서}

각각의 균을

10

⁻⁶

CFU/ml

^{로희석하여 고체배지에}

100

^µ

l

씩도말한 후

37

^o

C

^의

incubator

^에서

4

^{가지파장별로}

24

^시

간조사하면서배양하는것을

3

^{번반복하였고}

,

^{고체배지에}

생성된콜로니수

(Colony Form Unit, CFU)

^{를측정하였다}

. 2)

^{콘택트렌즈보관용기형}

UVA-LED

^{조사기기를이용한}

400 nm

^{자외선조사}

실험균주를

10

⁻⁴

CFU/ml

^에서

10

⁻⁷

CFU/ml

^{로희석한후}

도말하여녹농균은

10

⁻⁷

CFU/ml,

^{포도상구균은}

10

⁻⁵

CFU/

ml

^{로액체배지에희석하여희석한균}

2 ml

^{를용기에각각}

넣고소형

400 nm UVA-LED

^{조사기기를 이용하여살균}

실험을시작하였다

.

^{사용된용기와}

UVA-LED

^{모듈은실험}

균주당

8

^개씩총

16

^{개를사용하였고}

, UV

^{조사시간은}

15

^분

, 30

^분

, 60

^분

, 120

^분

, 240

^분

, 360

^분

, 480

^{분으로하였으며대}

조군에는조사하지않았다

.

^{조사후배양된균을무균상태}

에서자외선의조사시간대 별로용기에서

100 ml

^씩고체

배지에도말하고

37

^o

C

^의

incubator

^에서

24

^{시간을 배양한}

후콜로니수를 측정하였다

.

자외선 강도를 측정하기 위해 자외선 강도계

(UM-10,

KONICA MINOLTA,

^일본

)

^{를사용하였다}

.

^리셉터는

UM400

을이용하였고

,

^조사거리

0.4 cm

^에서

6.36 mW/cm

^2이었다

.

자외선조사량

(UV dose)

^{은 식}

(1)

^{과같이자외선강도와}

조사시간

(s)

^{을곱하여 산출하였다[1]}

.

D = I

^×

t (1)

여기서

D =

^조사량

(mJ/cm

²

), I =

^{자외선 강도}

(mW/cm

²

), t =

^시간

(s)

^이다

.

6.

^살균효과

(Log Inactivation)

^검정

자외선처리전균수와자외선처리후생존균수로부터

log inactivation

^을식

(2)

^{와같이 구하여 살균효과를 검정}

하였다^[1]

.

Log inactivation = log(N

0

/N) (2)

여기서

N

0

=

^{처리전균수}

, N =

^{처리후 균수이다}

결 과

1. 4

^{가지 파장}

UVA-LED

^{의살균 효과}

390 nm, 395 nm, 400 nm, 405 nm

^의

UVA-LED

^를고체

배지에 도말한녹농균과포도상구균에각각

24

^{시간 조사}

하여 녹농균과포도상구균에 대한살균효과를평가한 결 과

,

^{실험에사용된모든파장에서유의한상관성을보였으}

며

(

P<

0.0001), 400 nm

^의

UVA-LED

^{에서녹농균과포도상}

구균각각모두사멸하였다

(Fig. 4).

^{이러한실험결과에따}

라 콘택트렌즈 보관용기를 이용한 소형

400 nm UVA- LED

^{살균기기를 제작하여 다음실험에사용하였다}

.

2.

^{콘택트렌즈보관용기형}

UVA-LED

^{살균기기의살균효과}

4

^{가지파장의}

UVA-LED

^{살균 효과에서살균효과가 가}

장 큰

400 nm UVA-LED

^{를녹농균과 포도상구균에 각각}

Fig. 3. UVA irradiation device for contact lens container.

Fig. 4. Inactivation of bacteria on NA plate under each

wavelength by UVA irradiation on preliminary

experiments. Values are expressed as mean ± SD

(n=3), *Significantly different from bacteria colony

number of non UV irradiation control at p<0.05.

조사하여살균실험을실시한결과녹농균은

120

^분이후부

터포도상구균은

100

^{분이후부터 사멸된것을알수있었}

다

(Fig. 5, 6).

^{살균효과에대한직선회귀분석에의한목표}

살균치를 도출한 결과 녹농균에 대한

3log inactivation

^의

UV

^조사량

(mJ/cm

²

)

^이

54,847 UV dose(mJ/cm

²

)

^이었으며

,

조사시간

(irradiation time)

^은

135.42

^분이였다

.

^{또한포도상 구균의}

3log inactivation

^의

UV

^조사량

(mJ/cm

²

)

^은

39,066 UV dose(mJ/cm

²

)

^{이었고조사시간은}

98.72

^분이었다

.

^{이에 따른}

Fig. 5. Inactivation of Pseudomonas aeruginosa in a contact

lens container after certain time of 400 nm UV irradiation.

Values are expressed as mean ± SD (n=3).

Fig. 6. Inactivation of Staphylococcus aureus in a contact lens container after certain time of 400 nm UV irradiation. Values are expressed as mean ± SD (n=3).

Fig. 7. Log inactivation of bacteria in contact lens container by 400nm UV irradiation.

Fig. 8. Log inactivation of bacteria in contact lens container at UV irradiation time.

Table 2.400 nm UV doses required for target log inactivation of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus

Target log (N0/N)

Required UV dose (mJ/cm²) Pseudomonas

aeruginosa Staphylococcus aureus y = 6E-05x

−

0.2908

r = 0.97765,

P

<0.05 y = 7E-05x + 0.2654 r = 0.95210,

P

<0.05

1 21,513 10,494

2 38,180 24,780

3 54,847 39,066

4 71,513 53,351

5 88,180 67,637

6 104,847 81,923

7 121,513 96,209

Table 3. Irradiation time(400 nm) required for target log inactivation of Pseudomonas aeruginosa and Staphyl- ococcus aureus

Target log (N0/N)

Required Time(min) Pseudomonas

aeruginosa Staphylococcus aureus y = 0.0243x

−

0.2908

r = 0.97765,

P

<0.05 y = 0.0277x + 0.2654 r = 0.95210,

P

<0.05

1 53.12 26.52

2 94.27 62.62

3 135.42 98.72

4 176.58 134.82

5 217.73 170.92

6 258.88 207.03

7 300.03 243.13

상관계수가녹농균의 경우

0.97765

^{이며 포도상구균의경}

우

0.95210

^{으로상관성이매우높은것으로나타났다}

(Fig.

7, 8)(Table 2, 3).

고 찰

광학적굴절이상의 교정이나 안질환의치료 및미용의 목적으로광범위하게사용되고있는콘택트렌즈는관리방 법의부주의에따라안질환을일으킬수있다

.

^{콘택트렌즈}

는안경과는 달리눈에 직접 부착하는형태로 되어있어 각종 안질환에 직접적으로 노출 될 위험이 크기 때문에 무엇보다철저한 소독및 사용관리교육의중요성이대두 되고있다

.

^{차 등[14]의연구에의하면특히녹농균 감염은}

전반적인콘택트렌즈위생관리미흡으로인한부작용으로 많이 발생하는데

,

^{심한통증과 시력장애와 같은 증상및}

심하면시력상실까지유발할수있으며

,

^{콘택트렌즈나콘}

택트렌즈용기를통한 감염이감염성 각막염의원인이된 다고하였다

.

^{포도상구균의경우정상적인눈에서가장많}

이발견되는 균으로 모든눈조직에 감염이되며 각막주 변부궤양의 질환을유발하기도한다^[15]

.

많은연구자들이콘택트렌즈사용자들을대상으로 콘택 트렌즈 종류

,

^{하루 평균 착용시간}

,

^{콘택트렌즈 보관용액}

,

보관용기소독방법등을조사해본결과지속적인 교육 에도 불구하고안질환을 일으키는 주원인은콘택트렌즈 사용자들의비위생적인렌즈취급습관과잘못된소독방 법등이라고한다

.

^{유등[16]최등[17]의연구에서도콘택트렌}

즈의소독및보관문제의심각성을보고하였고

,

^{김등[18]역}

시소프트콘택트렌즈보관용기의오염상황이매우심각함 을알렸다

.

오늘날콘택트렌즈의관리체계에서세척

,

^소독

,

^헹굼

,

^보

존기능을복합적으로가지고있는다목적용액은그편리 성때문에 대부분의콘택트렌즈 사용자들이사용하고있 는데

,

^{독성이적은화학물질을사용하여 부작용을 최소화}

한다고알려져 있기는하지만 따끔거림

,

^충혈

,

^눈물흘림

등의부작용등이보고되고있어많은연구자들이독성이 적은천연물질을 이용한콘택트렌즈의 보존제개발에힘

쓰고있다^[19-22]

.

^{그와더불어독성이나 눈자극을줄일수}

있는콘택트렌즈관리방법의개발또한필요한실정이라 고사료된다

.

^{따라서본 연구에서는콘택트렌즈의 살균을}

위해서쓰이는대표적인열소독

,

^{화학소독방법외에현재}

까지는 미미했던 콘택트렌즈관리를위한 자외선에의한 살균에대한연구를진행하게되었다

.

자외선의살균작용은 이불을햇빛에 말리는일광소독 등과같이오래전부터경험적으로사용되어왔으며알려 진살균의 기전에 대해서는 세포에 존재하는

DNA

^가자

외선을 잘흡수하는성질이있어자외선을 세포에조사하 게 되면 세포에 존재하는

DNA

^{에 변화가 생기고 자외선}

은 피리미딘이량체를 유발시켜이량체가수정되지 않으 면 전사나 복제과정에서 이러한 부위를

DNA pol

^이나

RNA pol

^{이잘못 인식하여원래의 염기서열이아닌 다른}

염기서열을복제하거나전사하여돌연변이가발생하게되 어 암으로사멸하는 것으로알려져있다

.

피리미딘이량체에는 티민

-

^{티민 이량체와티민}

-

^사이토

신이량체

,

^사이토신

-

^{사이토신이량체가 있으며}

DNA

^염기

서열중상보적이아닌이웃하고있는

T

^와

T

^또는

T

^와

C, C

^와

C

^{가 결합하게된다}

. Girard P M

^등[23]은

UVA

^영역에

의해서도피리미딘이량체를유발된다고하였으며

, Tyrrell R M

^{등[24]의연구에서는짧은파장의자외선에의해피리}

미딘 이량체가

5:4:1(TT:CT:CC)

^{의비율로 유도된 반면에}

UVA

^영역의

365 nm

^{의 자외선은}

5:1(TT:CT)

^{의 비율에서}

피리미딘 이량체가유도된다고한것을보면이는자외선 의파장의길이에따라서다른양상의살균기전을보여주 는 것이라하겠다

.

Sari V

^{등[25]은물의자외선 살균실험에서투명도가 큰}

매질일수록 살균력이 커짐을보여주었으며

,

^{김[26]은 자연}

적으로 존재하는유기물이나무기물들은자외선에너지를 흡수하므로이들은자외선의투과율을감소시키고자외선 소독 시스템에서소독의 효율을떨어뜨리는결과를 초래

한다고 하였다

.

^{매질이 식염수나}

MPS(multi purpose

solution)

^{와같이 투명한 경우용기의 바닥까지자외선의}

손실이 거의 없이 도달하는 반면 액체배지와 같은 탁한 매질에서는 자외선의손실에 의한살균효과의감소가 발 생할수있어투과율이떨어지는액체배지를 이용하여살 균실험을진행해효과를입증하였으며투명한매질에서의 살균효과는 더욱효과적일 것으로사료된다

.

Hamamoto A

^{등[12]은대장균의 살균실험을통해동일한}

수준의살균치에서

DNA

^{손상의지표로사용되는}

8-OHdG

의 농도가

UVC

^{를 조사할 때 보다}

UVA

^{를 조사할 때가}

2.6

^{배높았다고하였고}

, UVA

^{의조사에의한살균시스템의}

문제점은

15

^분에서

180

^{분에이르는긴조사시간이라고하}

였다

.

^{하지만콘택트렌즈의 보관시간을 고려한다면}

15

^분

에서

180

^{분에이르는살균시간은 긴시간이 아니라고생}

각되며

UVA-LED

^{를 이용하여기존의자외선램프를 대체}

한다면 매우편리하고 경제적인소형의살균시스템을 구 축할수 있으리라생각된다

.

결 론

기존의 자외선램프를 이용한콘택트렌즈 살균기기는

250 nm

^에서

280 nm

^{를주파장으로 하는자외선램프를광}

원으로사용하고 있으며집이나사무실등에설치하여소 독하는형태로되어있다

.

^{또한뛰어난살균효과를가지고}

있는데도가격과 부피문제 때문에실생활에서찾아보기 힘들정도로 보편화되어있지는않다

.

이에본 연구에서는크기가 작아 소형살균기기에적합 한

4

^{가지파장대의동일한발광출력을가지는}

UVA-LED

를이용하여 안질환을일으키는 세균에대한살균실험을 진행하였다

.

^그결과

4

^{가지의모든파장에서유의할만한}

살균효과

(

P<

0.0001)

^를얻었다

.

^{이러한 실험의 결과로 크}

기가소형인

400 nm UVA-LED

^{를살균광원으로 하는휴}

대형콘택트렌즈살균기기를 제작하여유효성을 검정하기 위해살균효과를 측정한 결과

UV

^조사량

(mJ/cm

²

)

^과살균

능력에 비례하여 유의성이 매우 높은 것으로 나타났다

(

P

<0.05).

^{이를바탕으로하여목표살균시간과목표살균조}

사량을회귀방정식에의해 제시한결과

, 3log inactivation

(99.9%)

^{을나타내기 위해서는 녹농균의경우}

135

^분이소

요되며포도상구균의 경우

98

^{분이 소요되는것을 알수}

있었다

.

이와같이본 연구에서제시한녹농균의

99.9%

^의목표

살균시간인

135

^{분과김등[27]의다목적콘택트렌즈세정액}

의항녹농균 효과를 비교한 연구에서 세정방법 중

‘

^다목

적용액에

4

^{시간담그기}

’

^{가가장효과적이라는 결과를간}

접적으로비교해보면살균기기로서의유효성을 입증한다 고볼수 있겠다

.

또한기존의열소독이나과산화수소소독방법의불편함 을해결해주는동시에화학소독이 가지고있는부작용역 시해소해줄수 있을것으로기대되는바이다

.

결론적으로

,

^소형의

UVA-LED

^{를광원으로 하는휴대형}

콘택트렌즈살균기기가 개발된다면기존의콘택트렌즈관 리체계에서일어날수있는안질환의 감염을예방하는역 할을할수있을 것으로사료된다

.

참고문헌

[1] EPA., “Ultraviolet disinfection guidance manual”, Office of Water, Washington D. C., USA, pp. 35-59(2003).

[2] Zhao J., Krishna V., Hua B., Moudgil B., and Koopman B., “Effect of UVA irradiance on photocatalytic and UVA inactivation of bacillus cereus spores”, J. Photochem.

Photobiol. B, 94(2):96-100(2009).

[3] Bosshard F., Bucheli M., Meur Y., and Egli T., “The res- piratory chain is the cell’s achilles’ heel during UVA inac- tivation in escherichia coli”, Microbiology, 156(pt7):2006- 2015(2010).

[4] Yoshimura-Mishima M., Akamatsu H., Namura S., and Horio T., “Suppressive effect of ultraviolet (UVB and PUVA) radiation on superantigen production by staphylococcus

aureus”, Journal of Dermatological Science, 19(1):31- 36(1999).

[5] Lopez M. A., and Palou E., “Ultraviolet light and food preservation. In: Novel Food Processing Technologies”, Barbosa-Canovas G. V,, Tapia M. S., and Cano M. P., 2nd Ed., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL., USA, 405-421(2005).

[6] Wurtele M. A., Kolbe T., Lipsz M., Kulberg A., Weyers M., Kneissl M., and Jekel M., “Application of GaN-based ultraviolet-C light emitting diodes - UV LEDs- for water disinfection”, Water res., 45(3):1481-1489(2011).

[7] Bartolomei A., Alcaraz L., Bottone E., Asbell P., Press L., and Solomon J., et al., “Clinical evaluation of purilens, an ultraviolet light contact lens care system”, CLAO J., 20(1):23-26(1994).

[8] Harris M. G., Fluss L., Lem A., and Leong H., “Ultravio- let disinfection of contact Lenses”, Optom. Vis. Sci., 70(10):

839-842(1993).

[9] Harris M. G., Buttino L. M., Chan J. C., and Wang M.,

“Effects of ultraviolet radiation on contact lens parame- ters”, Optom. Vis. Sci., 70(9):739-42(1993).

[10] Berney M., Weilenmann H. U., Ihssen J., Bassin C., and Egli T., “Specific growth rate determines the sensitivity of escherichia coli to thermal, UVA, and solar disinfection”, Appl. Environ. Microbiol., 72(4):2586-2593(2006).

[11] Mori M., Hamamoto A., Takahashi A., Nakano M., Wak- ikawa N., and Tachibana S., et al., “Development of a new water sterilization device with a 365 nm UV-LED”, Med. Biol. Eng. Comput., 45(12):1237-1241(2007).

[12] Hamamoto A., Mori M., Takahashi A., Nakano M., Wak- ikawa N., and Akutagawa M., et al., “New water disinfec- tion system using UVA light-emitting diodes”, J. Appl.

Microbiol., 103(6):2291-2298(2007).

[13] Lian X., Tetsutani K., Katayama M., Nakano M., Mawa- tari K., and Harada N., et al., “New colored beverage dis- infection system using UV-A light-emitting diodes”, Biocontrol Sci., 15(1):33-37(2010).

[14]

^차흥원

,

^한태원

,

^한영호

,

^김재찬

, “

^{콘택트렌즈및콘택트}

렌즈저장용기의오염도

(

콘택트렌즈와연관된감염성각 막염환자를대상으로

)”,

대한안과학회지

, 41(2): 349- 355(2000).

[15]

^오염상

,

^성경림

,

^차흥원

, “Photorefractive keratectomy(PRK)

후착용한치료용콘택트렌즈의오염

”,

대한안과학회지

, 44(2):309-314(2003).

[16]

유근창

,

김인숙

, “

콘택트렌즈착용에따른사용자실태조 사

”,

^{한국안광학회지}

, 7(1):15-20(2002).

[17]

최태훈

,

김효명

,

차흥원

,

김재찬

,

김만수

,

이하범

, “

한국콘 택트렌즈실태조사

”,

대한안과학회지

, 45(11):1833-1841 (2004).

[18]

김소라

,

신상목

,

박종애

,

박미정

, “

소프트콘택트렌즈착 용기간과보관기간에따른보관용기의오염도및보관 용기관리실태

”,

한국안광학회지

, 16(2):135-145(2011).

[19]

김인숙

,

전창진

, “

천연보존제와화학보존제가 가토안의 각막상피

,

내피에미치는영향

(

주사전자현미경적관찰

)”,

한국전자현미경학회지

, 35(3):129-134(2005).

[20]

^이지영

,

^서승교

,

^성덕용

,

^육도진

,

^이군자

,

^정재용

, “

^다목적

용액에서천연보존제로서의

Allyl

유도체의항균활성

”,

한국안광학회지

, 14(3):95-102(2009).

[21]

한선희

,

김봉환

, “

안질환세균에대한도꼬마리추출물의 항균활성

”,

^{한국안광학회지}

, 13(2):69-73(2008).

[22]

김인숙

,

유근창

, “

콘택트렌즈보존제

H

2

O

2와자몽씨추출 물의세포독성비교연구

”,

한국안광학회지

, 9(1):173- 180(2004).

[23] Girard P. M., Francesconi S., Pozzebon M., Graindorge D., Rochette P., Drouin R., and Sage E., “UVA-induced damage to DNA and proteins: direct versus indirect pho- tochemical processes”, Journal of Physics: Conference

Series, 261(1):12002-12011(2011).

[24] Tyrrell R. M., “Induction of pyrimidine dimers in bacte- rial DNA by 365 nm radiation”, Photochem. Photobiol., 17(1):69-73(1973).

[25] Vilhunen S., Särkkä H., and Sillanpää M., “Ultraviolet light-emitting diodes in water disinfection”, Environ. Sci.

Pollut. Res. Int., 16(4):439-442(2009).

[26]

김성홍

, “

자외선을이용한먹는물소독방법에관한고찰

”,

공학기술논문지

, 1(2):321-326(2008).

[27]

김재용

,

박혜련

,

조영걸

,

김유겸

,

한태원

,

한영호

,

차흥원

,

“

다목적콘택트렌즈세정액의항녹농균효과비교

”,

대한 안과학회지

, 43(1):178-188(2002).

A Study of Sterilization Effect of Long-wavelength UVA-LED Irradiation on Bacteria Causing Eye Diseases

Cheol-Woo Lee, Kyeong-In Jeong, Kwang-Ha Hwang, Seok-Ju Lee and Geun-Chang Yoo

Department of Ophthalmic Optics Dong-Shin University

(Received February 3, 2012: Revised March 1, 2012: Accepted March 17, 2012)

Purpose

: The purpose of this study is to demonstrate inactivation effect of UVA-LED ultraviolet radiation upon

Pseudomonas aeruginosa

and

Staphylococcus aureus

which are the major bacteria causing eye diseases.

^Methods

: The small sterilization device was made using UVA-LED of 400 nm. After

Pseudomonas aeruginosa

was diluted to 10

^-7

and

Staphylococcus aureus

to 10

⁻⁵

and diluted solutions were put onto each liquid medium. They were irradiated by 400 nm of UVA for different amount of time; 15 min, 30 min, 60 min, 120 min, 240 min, 360 min and 480 min each.

^Results

: The data from sterilization test was solved to regression line equation and the target log inactivation was obtained. The 3 log inactivation UV irradiation value of

Pseudomonas aeruginosa

was 54,847 UV dose (mJ/cm

²

) and irradiation time was 135.42 min while the 3 log inactivation of

Staphylococcus aureus

was 39,066 UV dose (mJ/cm

²

) and irradiation time was 98.72 min.

Conclusions

: The inactivation effect of sterilization method using 400 nm of UVA-LED upon

Pseudomonas aeruginosa

and

Staphylococcus aureus

has been verified and it is considered as a useful method in inactivating the contact lenses.

Key words:

UVA-LED,

Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus

, Inactivation effect (Sterilization effect)