[논문 리뷰] The working principle of magnetic resonance therapy

Larissa Brizhik, Barbara Zavan외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 09. 15.

Laser Applications in Dentistry and Medicine참고 문헌 42인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 비열적 공진 자장 효과가 생물학적 산화환원 반응에 작용함으로써 마그네틱 레조넌스 치료(TMR 치료)가 당성 발저상 치유를 가속화한다고 제안한다. 주요 메커니즘으로는 생체분자의 솔리톤을 통한 전하 이동을 규명하였으며, 자장이 전자 이동 효율을 향상시켜 시간이 지남에 따라 상호보완적인 생리학적 개선을 이끌어낸다.

ABSTRACT

In this paper we describe briefly the basic aspects of magnetic resonance therapy, registered as TMR therapy. Clinical studies have shown that application of this therapy significantly accelerates wound healing and, in particular, healing of the diabetic foot disease. To understand the working principle of this therapy, we analyze relevant to it biological effects produced by magnetic fields. Based on these data, we show that there is a hierarchy of the possible physical mechanisms, which can produce such effects. The mutual interplay between the mechanisms can lead to a synergetic outcome delayed in time, which can affect the physiological state of the organism. In particular, we show that soliton mediated charge transport during the redox processes in living organisms is sensitive to magnetic fields, so that such fields can facilitate redox processes in particular, and can stimulate the healing effect of the organism in general. This and other non-thermal resonant mechanisms of the biological effects of magnetic fields are summarized as the working principle of the magnetic resonance therapy. We support our approach by some biological and histological data (both in vitro and in vivo) and, finally, by some clinical data.

연구 동기 및 목표

• 마그네틱 레조넌스 치료(TMR 치료)가 조직 복구를 촉진하는 데 기여하는 물리적 메커니즘을 밝히는 것.
• 생물학적 체계에서 자장과의 비열적 공진 상호작용을 분자 수준에서 특정화하고 분석하는 것.
• 관찰된 임상적 치유 개선을 산화환원 반응 및 전하 이동과 같은 특정 생물물리적 과정과 연결짓는 것.
• 전자기 효과와 생체세포 및 생리적 반응을 통합하는 이론적 프레임워크를 제공하는 것.
• TMR 치료의 임상 결과에 대한 체외, 체내 및 임상 데이터를 바탕으로 제안된 메커니즘을 검증하는 것.

제안 방법

• 체외 및 체내 연구에서 확보된 생물학적 및 조직학적 자료를 분석하여 자장에 민감한 과정을 규명하는 것.
• 특히 단백질과 세밀막에서 솔리톤을 통한 전하 이동이 산화환원 반응에서 수행하는 역할을 분석하는 것.
• 부드러운 콘덴스드 매터 물리학 및 생물물리학 원리를 적용하여 자장이 생체분자계와 상호작용하는 방식을 모델링하는 것.
• 생물학적 영향을 유도하는 물리적 메커니즘의 계층적 구조를 평가하고, 공진적 비열적 상호작용을 강조하는 것.
• TMR 치료 임상 시험의 임상 자료를 통합하여 자장 노출과 상처 치유 속도 향상 간의 상관관계를 분석하는 것.
• 이론적 모델링을 통해 다수의 물리적 메커니즘이 상호작용하면서 발생하는 시간 지연 및 상호보완적 효과를 입증하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자장이 살아있는 생체계의 생물학적 과정에 영향을 미치는 주요 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 자장이 특히 솔리톤을 통한 전하 이동을 통해 세포 내 산화환원 반응을 어떻게 향상시키는가?
• RQ3 비열적 공진 효과가 마그네틱 레조넌스 치료의 치료 결과를 매개하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 다수의 생물물리적 메커니즘이 상호작용하면서 지연되지만 뚜렷한 생리학적 개선이 발생하는 이유는 무엇인가?
• RQ5 가속된 상처 치유의 임상 관찰이 제안된 물리적 메커니즘으로 얼마나 잘 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 자장은 생체분자의 솔리톤을 통한 전하 이동을 조절하여 생물학적 체계 내 산화환원 반응을 향상시킬 수 있다.
• TMR 치료는 조직학적 및 체내 데이터에 의해 뒷받침되는 바, 당성 발저상의 치유 가속화에 뚜렷한 임상적 효과를 보인다.
• 비열적 공진 자장 효과가 주요 메커니즘으로 규명되었으며, 열적 영향은 무시할 만할 정도로 미미하다.
• 다수의 물리적 메커니즘 간의 상호작용에서 시간 지연이 발생하는 상호보완적 반응이 나타나 치료 효과가 증폭된다.
• 이론적 모델링은 자장이 단백질과 세밀막 내 전자 이동을 선택적으로 영향을 미쳐 복구 과정을 촉진할 수 있음을 입증한다.
• 임상 자료는 TMR 치료 후 상처 치유 속도의 측정 가능한 향상이 제안된 생물물리적 메커니즘과 일치함을 보여준다.