'나비의 눈'에서 암세포 구별 이미지센서 힌트 얻었다

미국 일리노이대 어배너-샴페인 캠퍼스 그레인저공대

나비의 시각 체계를 모방한 이미지 센싱 기술을 표현한 그래픽. 미국 일리노이대 어배너-샴페인 캠퍼스 제공

나비가 가진 독특한 시각 체계에서 영감을 얻은 이미지 센싱 기술이 개발됐다. 자외선(UV)을 포함해 다양한 전자기파를 시각적으로 인식할 수 있어 기존 이미지 분석 기술보다 정밀한 분석이 가능하다. 암세포와 정상세포를 구별하기 위한 이미지 분석에 활용될 것으로 기대된다.

빅터 그뤼프 미국 일리노이대 어배너-샴페인 캠퍼스 그레인저공대 교수 연구팀은 인간의 눈으로는 볼 수 없는 전자기파까지 인식 가능한 이미징 센서를 개발했다. 연구를 담은 논문은 3일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 게재됐다.

나비는 인간보다 뛰어난 시각 체계를 지닌 것으로 알려졌다. 인간이 빨강, 초록, 파랑 3개의 광 수용체를 가진 데 비해 나비는 6개 이상의 광 수용체를 가졌다. 한국에서도 흔히 발견되는 호랑나비의 경우 UV는 물론 전기치료에 사용되는 보라색 광선까지 볼 수 있다.

앞선 연구에 따르면 나비의 시각체계는 UV와 같이 인간이 인지할 수 없는 광선을 가시광선으로 변환시킨다. 이렇게 변화한 가시광선을 이들이 가진 감광체가 쉽게 감지할 수 있도록 돕는 형광 색소도 지니고 있다. 나비는 생태계에서 길을 잃지 않고 동료들을 잘 쫓아다니기 위해 이처럼 시각 체계가 발달한 것으로 알려졌다.

연구팀은 나비의 독특한 시각체계를 모방하기 위해 페로브스카이트나노결정(PNC)을 사용했다. 이미지 센서 페로브스카이트나노결정 층의 배열을 보완해 자외선을 초록색 광선으로 나타낼 수 있게 했다. 연구팀은 “인간의 눈으로 볼 수 없었던 UV를 ‘볼 수’ 있게 했다”고 설명했다.

완성된 이미지 센싱 기술은 건강한 세포와 암세포를 구별하는 데 유용할 것으로 분석됐다. 암세포 조직과 건강한 조직은 자외선을 조사했을 때 서로 다른 전자기파를 방출한다. 기존에는 각 세포가 방출하는 전자기파를 구별할 수 없었지만 이전보다 다양한 전자기파를 인지할 수 있는 기술로 암세포를 잡아낼 수 있게 된 것이다.

연구팀은 “이번에 개발된 이미지 센싱 기술은 의료진이 수술 중 암세포를 쉽게 구별하는 데 사용될 수 있을 것”이라고 말했다. 이어 “나비뿐만 아니라 수중에서 자외선을 볼 수 있는 곤충의 시각체계를 모방하는 방안 등이 현재 연구되고 있다”고 덧붙였다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]