[대덕연구개발특구 소식]한국화학연구원, 장시간 수술에 강한 근적외선 형광체 개발

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형광염료 ICG, 고분자 구조 재설계
빛 오래 노출시 ‘광 표백’ 현상 줄여

오른쪽부터 화학연 남상환 책임, 박영일 책임, 최민석 연구원. 화학연 제공

한국화학연구원은 장시간 수술에서도 형광 신호를 안정적으로 유지할 수 있는 차세대 근적외선 형광체를 개발했다고 21일 밝혔다. 화학연 박영일·남상환 박사팀은 조지아 공대 박성진 교수팀과 함께 근적외선 형광염료 ‘인도시아닌 그린(ICG)’을 고분자 구조로 재설계해 광안정성을 높인 형광체를 개발했다.

근적외선(NIR) 의료 영상은 진단과 정밀 수술에 활용되는 기술이다. 근적외선은 가시광선보다 인체 조직을 깊이 통과한다. 인체 속 수분과 혈색소(헤모글로빈)에 흡수되는 빛 손실이 상대적으로 적기 때문이다. 근적외선의 이런 특성을 형광 염료와 결합하면 수 cm 깊이의 생체 조직까지 영상화할 수 있다.

ICG는 FDA 승인을 받은 대표적인 근적외선 형광 염료다. 1959년 FDA 승인 이후 60년 넘게 유방암 림프절 추적, 간암 절제, 담관 시각화 등 다양한 진단 및 수술에 쓰이고 있다.

다만 ICG는 빛에 오래 노출되면 형광이 빠르게 흐려지는 ‘광 표백’ 현상이 발생할 수 있다. 이 때문에 장시간 수술에서는 영상의 정확도가 떨어질 수 있다. 그동안 미세입자 캡슐이나 나노구조체로 ICG를 감싸는 방법이 시도됐지만, 제조 공정이 복잡하고 형광 물질이 밖으로 새어 나올 수 있다는 한계가 있었다.

화학연 연구팀은 ICG 분자를 고분자 사슬에 연결해 이 문제를 해결했다. 형광 발생 부위를 양쪽에서 잡고 고정시켜 오래 지속되도록 한 것이다. 연구팀이 만든 형광체는 실험 결과 기존보다 광안정성이 4배 이상 향상된 것으로 나타났다. 연구팀은 향후 독성 평가·약동학 연구 등 임상 전 단계 연구를 통해 안전성과 유효성을 체계적으로 입증할 계획이다. 박 박사는 “ICG 분자를 고분자화함으로써 발색단이 빛에 의해 파괴되는 속도를 늦추는 데 성공했다는 점에서 의미가 있다”며 “위조 방지·보안 등 다양한 차세대 형광 진단 소재로의 확장도 기대된다”고 말했다.

이정훈 기자 jh89@donga.com