빛으로 혈당 낮춰… 장내 마이크로바이옴에 영향

사진=클립아트코리아

약물 없이 빛을 체내 장기에 삽입해 혈당을 낮출 수 있는 길이 열렸다.

13일, 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 유승협 교수, 서울아산병원 소화기내과 박도현 교수 등 공동연구팀은 유기발광다이오드(OLED) 기반 카테터를 구현해 빛 치료법을 체내 장기에도 적용할 수 있는 길을 열었다고 밝혔다.

카테터는 소화관, 기관지, 혈관 등에 약제나 세정제 주입 등을 할 때 쓰는 고무나 금속 재질의 관이다. 연구팀이 개발한 카테터 형태의 OLED 플랫폼은 십이지장과 같은 튜브 형태의 장기에 직접 삽입할 수 있는 빛 치료기기다.

연구팀은 안정적이면서 수분 환경에서 잘 동작하는 초박막 유연 OLED를 만들고, 전 방향으로 균일한 빛이 방출되도록 원통 형태의 OLED 카테터를 구현했다. OLED는 넓은 면에서 균일하게 빛을 내는 면광원으로 저발열 특성이 있어 체내 삽입 시 열에 의한 조직 손상을 방지할 수 있다. 연구팀은 생체적합성 재료를 이용해 부작용도 최소화했다.

연구팀은 OLED 카테터의 치료 효과를 확인하기 위해 제2형 당뇨병 쥐 모델을 대상으로 동물실험을 진행했다. 그 결과 십이지장에 총 798 밀리 줄(MJ·에너지 단위)의 빛 에너지가 전달된 실험군은 대조군에 비해 혈당 감소와 인슐린 저항성이 줄어드는 추세가 확인됐다. 또 간 섬유화 저감 등 기타 의학적 개선 효과도 확인됐다.

빛 에너지가 전달된 생쥐는 혈당 감소와 인슐린 저항성이 줄어드는 것으로 확인됐다./사진=KAIST 제공

연구팀은 빛 치료 효과가 나타난 것은 장내 마이크로바이옴에 영향을 미쳤기 때문일 것으로 분석된다고 본다. 연구팀에 따르면 체내에 OLED 소자를 삽입해 빛 치료를 진행한 세계 최초의 연구 결과다.

서울아산병원 박도현 교수는 “십이지장 내 OLED 광 조사가 장내 마이크로바이옴에 영향을 줘 장내 유익균이 증가하고 유해균은 감소해 제2형 당뇨병의 혈당 개선, 인슐린 저항성 감소, 간 섬유화 억제를 일으키는 것으로 보인다”며 “OLED의 이상적 광 특성을 활용해 인체 내에서 빛 치료 가능성을 본 연구”라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 최근 게재됐다.