국내연구진 '체내 OLED 빛치료' 구현…빛으로 장기 치료

KAIST 유승협·서울아산병원 박도현·전자통신연구원 협업

세계 최초 체내 삽입형 OLED 기반 카테터 플랫폼 확보

비외과적, 비약물적 원리 기반, 국제학술지 게재

제2형 당뇨병에 따른 고혈당 수치 개선·인슐린 저항성 감소 확인

[대전=뉴시스] OLED 카테터를 활용한 빛치료 과정 모식도와 디바이스, 동물실험 결과 그래프.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST를 비롯한 국내연구진이 빛으로 체내 장기를 치료할 수 있는 기술을 확보했다.

그동안 빛 치료는 피부 내에서 빛의 흡수 및 산란 등의 한계로 인해 보통 피부 표면 등 체외 활용에 국한되고 체내 장기에는 적용하기 어려웠다.

KAIST는 전기및전자공학부 유승협 교수와 서울아산병원 소화기내과 박도현 교수가 한국전자통신연구원 실감소자연구본부와 함께 유기발광다이오드(OLED) 기반의 카테터를 세계 최초로 구현해 빛 치료를 체내 장기에도 적용할 수 있는 길을 열었다고 13일 밝혔다.

카테터(catheter)는 환자의 소화관이나 기관지, 혈관의 내용물을 떼어 내거나 약제, 세정제 등을 신체 내부로 주입하는 등에 쓰이는 고무 또는 금속 재질의 가는 관이다.

이번에 공동연구팀은 카테터 형태의 OLED 플랫폼을 개발하고 십이지장과 같은 장기에 직접 삽입할 수 있는 OLED 빛 치료기기를 제작한 뒤 이를 통해 제2형 당뇨병 개선 가능성 검증에 나섰다.

공동연구팀이 개발한 OLED는 기계적으로 안정적이면서 수분환경에서도 잘 동작할 수 있는 초박막의 유연한 구조로 이 OLED 카테터는 원통형의 감싸는 형태여서 전 방향으로 균일한 빛을 방출할 수 있다.

또 OLED가 갖는 특유의 저발열 특성으로 체내 삽입 시 열에 의한 조직손상을 방지할 수 있고 생체적합성 재료를 활용해 부작용도 적다.

공동연구팀은 OLED 카테터 플랫폼으로 제2형 당뇨병 쥐 모델(Goto-Kakizaki rat·GK rat)을 대상으로 동물실험을 진행해 십이지장에 총 798밀리주울(mJ)의 빛 에너지가 전달된 실험군의 경우 대조군에 비해 혈당 감소와 인슐린 저항성이 줄어드는 것을 확인했다.

[대전=뉴시스] 세계 처음으로 체내 OLED 빛치료 구현 연구결과를 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스 (Science Advances)’에 발표한 연구진(저자)들. *재판매 및 DB 금지

또 간 섬유화의 저감 등 기타 의학적 개선 효과도 검증했다. 이는 체내에 OLED 소자를 삽입해 빛 치료를 진행한 세계 첫 결과다.

KAIST 유승협 교수 연구실의 심지훈 박사와 채현욱 박사과정, 울산대학교 의과대학 서울아산병원 박도현 교수 연구실의 권진희 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스 (Science Advances)' 온라인판에 지난 1일 게재됐다. (논문명: OLED catheters for inner-body phototherapy: A case of type 2 diabetes mellitus improved via duodenal photobiomodulation)

KAIST 유승협 교수는 "생체 의료 응용으로의 OLED 기술 확보는 주로 디스플레이나 조명분야에 국한된 OLED 산업의 새로운 지평을 여는데 중요한 과제"라며 "이번 연구는 새 응용분야를 발굴하고 원천기술 확보, 소자-의학 그룹 간의 체계적인 융합 연구의 중요성을 잘 보여주는 사례다"고 말했다.

이번 연구는 소형 동물에서 얻어진 것으로 향후 소동물-대동물-사람 등의 순차적인 검증 단계가 필요하고 원리에 대한 연구 고도화가 필요하다.

서울아산병원 박도현 교수는 "십이지장 내 OLED 광조사가 장내 마이크로바이옴에 영향을 줘 장내 유익균의 증가 및 유해균의 감소를 통한 제2형 당뇨병의 혈당 개선, 인슐린 저항성 감소 및 간 섬유화 억제를 일으키는 것으로 보인다"면서 "OLED의 이상적 광 특성을 활용해 인체 내에서 빛 치료 가능성을 본 연구로서 향후 다양한 응용 가능성이 기대된다"고 강조했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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