작성일 : 20-11-02 14:33
KIST 서민아 센서시스템연구센터 박사팀, 테라헤르츠파 기술+메타물질로 초고감도 모니터링 기술 개발, 조영제 없이 치매 원인 물질 관찰···부작용 위험성 낮춘다
 글쓴이 : happy
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조영제 없이 치매 원인 물질 관찰···부작용 위험성 낮춘다

  •  김지영
  •  
  •  승인 2020.11.01 16:50
 

KIST, 테라헤르츠파 기술+메타물질로 초고감도 모니터링 기술 개발

서민아 센서시스템연구센터 박사팀이 테라헤르츠
서민아 센서시스템연구센터 박사팀이 테라헤르츠 전자기파를 이용해 조영제 없이도 생체 내에 미량만 존재하는 물질을 검출할 수 있는 새로운 방식의 이미징 기술을 개발했다.[사진=KIST 제공]

 

'부작용'이라는 단어가 늘 따라다녔던 조영제 없이 생체 내부를 촬영해 질병을 감시할 수 있는 기술이 개발됐다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 윤석진)서민아 센서시스템연구센터 박사팀테라헤르츠(THz, 1012Hz) 전자기파를 이용해 조영제 없이도 생체 내에 미량만 존재하는 물질을 검출할 수 있는 새로운 방식의 이미징 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 연구팀은 해당 기술로 치매 원인 물질로 알려진 '아밀로이드 플라크' 단백질도 모니터링했다.

PET, CT, 형광현미경 등을 이용해 생체 내부를 촬영하기 위해서는 촬영 대상이 잘 보이도록 하는 조영제 사용이 필수적이나 부작용 위험성이 컸다. 연구팀은 X-ray나 방사선처럼 고에너지를 갖고 있지 않아 생체조직을 변형시키지 않으면서, 별도의 조영제 없이 생체 내부를 관찰할 수 있는 테라헤르츠 전자기파에 주목했다. 하지만 X-ray나 가시광선보다 파장이 길어 매우 작거나 극미량의 물질은 관찰하는데 어렵고 생체 내 수분에 흡수돼 사라져 관찰정보 수집이 잘 안 되는 단점이 있었다.

연구팀은 문제점 해결을 위해 자연계에 존재하지 않는 성질을 인위적으로 만들어 낸 인공물질 '메타물질'을 개발해 극복했다. 연구팀에 따르면 메타물질을 활용해 대상 물질의 광학적 특성을 바꾸면 특정 파장에서 금속을 플라스틱처럼 보이게 할 수도 있고, 눈에 보이지 않도록 할 수도 있다. 

서민아 박사팀은 테라헤르츠파의 민감도를 높이고, 생체 내부의 물과 만나 흡수되지 않도록 하고, 수분과 만나면 그 경계면에서 반사되어 돌아오도록 하는 새로운 메타물질을 설계, 개발해 극미량의 생체조직의 선명한 영상을 촬영했다. 

연구진은 이 기술을 활용해 뇌 속에 극미량만 존재하고, 치매의 원인 물질로 알려진 '아밀로이드 플라크' 단백질을 관찰했다. 

연구를 주도한 (왼)서민아박사와 (오른)이상훈 박사.[사진=KIST 제공]
연구를 주도한 (왼)서민아박사와 (오른)이상훈 박사.[사진=KIST 제공]

연구 관계자"기존의 영상 진단 방법에서는 영상의 명암 차이를 통한 상대적인 비교만 할 수 있었으나, 테라헤르츠파는 분자들의 상태에 민감하기 때문에 아밀로이드 단백질이 축적된 양까지도 정량적으로 분석할 수 있었다"고 말했다.

이어 "인체 내 다양한 질병 원인 물질을 조영제 없이 직접 검출함으로써, 치매뿐만 아니라 다양한 질병 진단기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 전망한다""예를 들어 인체 내 암 조직 등을 조영제 없이 선명한 경계면을 확인하는 영상기술로도 활용할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 

연구결과는 분석화학 분야 국제학술지 'Biosensors and Bioelectronics' 최신호에 게재됐다.