화학연, 형광 유지 성능 4배 이상 향상된 근적외선 형광체 개발
수술 중 목표 위치 더 오래 보여줘…세포 생존율 90% 이상 확인

국내 연구진이 장시간 수술에서도 형광 신호를 안정적으로 유지할 수 있는 차세대 근적외선 형광체를 개발했다. 

기존 형광염료보다 빛에 의한 성능 저하를 크게 줄여 암 수술과 정밀 진단의 정확도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

근적외선 영상 기술. 한국화학연구원

한국화학연구원 박영일·남상환 박사팀은 조지아 공대 박성진 교수팀과 함께 고분자 형광체를 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 근적외선 형광염료인 '인도시아닌 그린(ICG)'을 고분자 구조로 재설계해 광안정성을 높였다고 설명했다.

근적외선(NIR)은 가시광선보다 인체 조직을 깊이 통과할 수 있어 암 진단과 수술에 널리 활용된다.

인체 속 수분과 혈색소(헤모글로빈)에 흡수되는 빛 손실이 상대적으로 적기 때문에 형광 염료와 결합하면 수 ㎝ 깊이의 생체 조직까지 영상화할 수 있다.

현재 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 근적외선 형광염료는 ICG가 유일하다. 하지만 빛을 오래 받으면 형광이 빠르게 약해지는 ‘광표백’ 한계가 있어 장시간 수술에서 정확도가 떨어질 수 있다는 단점이 있다.

연구팀은 ICG를 고분자 구조로 연결해 형광이 장시간 유지되도록 설계했다.

실험 결과 기존 ICG는 근적외선 레이저 조사 후 50초 이내 형광이 초기의 40% 수준까지 감소한 반면, 새로 개발한 KR-NIR-P는 200초 후에도 형광의 66%를 유지해 광안정성이 4배 이상 향상된 것으로 나타났다.

세포 독성 평가에서도 자궁경부암과 구강 편평암 세포를 비롯한 정상 세포에서 20μM(마이크로몰) 농도까지 90% 이상의 생존율을 보여 높은 생체 적합성을 확인했다.

연구팀은 이번 기술이 장시간 암 수술과 정밀 의료영상의 정확도를 높이고, 다른 형광염료에도 적용해 위조 방지와 보안 등 다양한 차세대 형광 소재 개발로 이어질 것으로 기대했다.

박영일 박사는 “ICG를 고분자화해 발색단이 빛에 의해 파괴되는 속도를 늦추는 데 성공했다”며 “이번 합성 전략은 다른 형광염료에도 적용할 수 있어 차세대 형광 진단 소재는 물론 위조 방지와 보안 분야로도 확장될 것으로 기대한다”고 말했다.

이승구 온라인뉴스 기자 [e-mail]