빛으로 약물 자동 조절→치료 속도 높인다

[아이뉴스24 정종오 기자] 빛이 약물을 조절하고 이런 흐름을 통해 치료 속도를 높일 수 있는 길이 열렸다.

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 빛과 약물을 결합해 상처 회복 속도를 약 2배까지 끌어올린 ‘자가조절형 OLED 상처 치료 패치’를 개발했다. 환자 상태에 따라 빛이 약물 방출을 조절하는 지능형 치료 기술로 자리잡을 것으로 기대된다.

KAIST(총장 이광형) 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 한국세라믹기술원(원장 윤종석) 성대경 박사, 충북대(총장직무대리 박유식) 박찬수 교수팀과 함께 유기발광다이오드(OLED)와 약물전달시스템(Drug Delivery System)을 결합한 ‘자가조절형 상처 치료 패치’기술을 내놓았다.

기존의 연고는 지나치게 사용하면 여러 부작용이 발생하고 있다는 연구 결과가 있다. 빛을 이용해 세포 재생을 돕는 광생물변조(Photobiomodulation, PBM) 치료 역시 적정량을 넘기면 효과가 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 치료 강도를 적절히 조절하기 어려운 기존 치료법의 한계를 극복했다. 이번 연구의 핵심은 빛을 쬐면 몸에서 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)이 만들어진다. 이 물질이 나노입자를 자극해 약물이 나오도록 한다.

빛의 세기에 따라 나오는 활성산소의 양이 달라진다. 약물 방출량도 자연스럽게 조절된다. 빛을 쬐면 세포 재생이 촉진되고 이때 생성되는 ROS가 ‘스위치’ 역할을 해 약물이 필요한 만큼만 자동으로 방출된다.

연구팀은 피부에 밀착되는 630나노미터(nm) 파장의 OLED 패치를 만들었다. 이 패치는 빛을 고르게 전달한다. 세포 재생을 유도하고 피부 재생 효과로 잘 알려진 식물 유래 성분인 병풀 추출물(Centella asiatica, 일명 호랑이풀)과 같은 항산화 약물을 적정량만 방출하도록 설계됐다.

400시간 이상 성능을 유지하는 안정성도 확인됐다. 실제 의료기기 적용 가능성을 높였다. 생쥐 실험에서는 치료 14일이 됐을 때 기준 상처 회복률이 67%로 나타났다. 대조군(35%)과 비교했을 때 약 2배 빠른 치유 속도를 보였다.

최경철 교수는 “이번 연구는 OLED 기반 빛 치료를 단순히 쬐는 수준을 넘어 치료를 조절하는 역할까지 하면서 상처 상태에 따라 약물 방출이 자동으로 조절되는 복합 치료 플랫폼으로 확장한 사례”라며 “앞으로 다양한 상처와 질환에 적용할 수 있고 환자의 몸 상태에 따라 스스로 반응하는 지능형 치료 기술로 발전시킬 계획”이라고 말했다.

이번 연구(논문명: A self-regulating wearable OLED patch for accelerated wound healing via photobiomodulation-triggered drug delivery)는 KAIST 전기및전자공학부 연혜정 박사과정이 제1저자로 참여했다.

국제 학술지 ‘머티리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)’에 지난 1월 온라인 실렸고 3월 표지논문(Front Cover Paper)으로 선정됐다.