암은 우리나라뿐만 아니라 다양한 나라에서 국민 사망률 1 위를 하고 있는 병이다. 암을 치료하는 방법에는 수술, 항암 치료, 방사선 치료 등 다양한 방법이 있다.
광역학치료(Photodynamic therapy, PDT)란, 비침습적인 암치료법이며, 이 치료를 하기 위해서는 광감작제(Photosensitizer, PS)와 산소(O₂)가 있어야 할 수 있는 치료 방법이다. 광역학치료는 광감작제와 빛에 의해 산소(O₂)가 고에너지를 가진 단일항 산소(Singlet oxygen)와 자유라디칼(Free radical)에 의한 암세포의 사멸을 유도한다. 하지만 이는 아직까지 광감작제의 최대흡수파장이 낮기 때문에 빛의 침투깊이가 한계가 있다는 단점과 치료가 끝나도 잔류하는 광감작제 때문에 치료를 받은 사람은 한동안 빛이 차단되어 있는 곳에서 생활해야 하는 단점이 있다. 또한 산소가 부족한 환경(hypoxia)에서는 단일항 산소 자체가 잘 만들어지지 않기 때문에 치료가 되지 않는 한계점이 있다.
광역학치료와 관련한 비슷한 치료 방법으로는 광열치료(Photothermal therapy, PTT)가 있다. 이는 광역학치료와는 다르게 광감각제의 역할을 광열 매개체(Photothermal agents)가 대신한다. 또한 열을 발생하게 하여 세포의 사멸을 유도하는 방식이라 산소가 부족한 환경에서도 사용할 수 있다. 이 두 가지의 치료법을 혼합하여 세포사멸에 사용하게 되면 더욱 효과적으로 암세포를 죽일 수 있다.
이 연구에서 광열치료에 사용되는 물질로는 그래핀옥사이드(Graphene oxide, GO)이다.
그래핀옥사이드의 경우 세포의 이미징이나 약물전달 물질로 널리 사용되는 물질이다. 최근에는 광열치료에도 효과가 있다고 알려져 더욱 관심을 받고 있다. 이 연구에서 사용되는 광감작제는 장파장 흡수를 갖는 퍼퓨린이마이드(Purpurinimide) 유도체로 그래핀옥사이드와 π- π stacking 이나 정전기적 인력, 또는 수소결합 등을 통해 비공유결합을 하기 위하여 아민과 반응을 시켜 아미노기를 생성했다. 그래핀옥사이드와 퍼퓨린이마이드 광감작제가 비공유결합으로 결합한 GO-PS 착물을 제조하였다.