실내등·햇빛→적색광으로 바꿔 피부 상처 치유 돕는 패치

포스텍

실내등과 햇빛으로 활성화된 신축성 발광 패치가 적색광을 방출해 상처 접합과 조직 재생을 촉진하는 모식도. 포스텍 제공

실내등이나 햇빛처럼 일상에서 쉽게 접하는 빛을 적색광으로 전환해 상처 치유를 돕는 패치가 개발됐다.

포스텍은 한세광 신소재공학과·융합대학원 교수팀이 김혜민 건국대 교수팀과 함께 별도 전원 없이 실내등과 햇빛만으로 상처 봉합과 조직 재생을 돕는 패치를 개발했다고 10일 밝혔다. 연구결과는 7월 4일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 공개됐다.

빛으로 상처를 치료하는 기술은 몸에 칼을 대지 않고 흉터를 줄일 수 있어 주목받는다. 특정 파장의 빛을 상처에 쬐어 경계면의 콜라겐 단백질을 잇는 광화학적 조직 접합, 세포 대사와 염증 반응이 조절되면서 새살이 빠르게 돋는 광 생체 조절 등이다.

빛 공급 방식이 광 치료장치의 핵심이다. 발광다이오드(LED)나 레이저, 광섬유, 배터리 등이 달린 큰 장치를 얼굴 등 눈에 띄는 부위에 장착하기 불편해 장시간 반복 치료가 어렵기 때문이다.

연구팀은 일상의 빛을 치료용 빛으로 전환하면 별도 전원 없이도 생활 중에 상처 치료를 지속할 수 있을 것이라는 아이디어로 연구를 수행했다. 실내등이나 햇빛을 치료에 필요한 적색광으로 전환하는 발광입자(RSLP)가 핵심이다. 

발광입자는 칼슘(Ca)-스트론튬(Sr) 황화물 기반 소재에 유로퓸(Eu)과 툴륨(Tm)을 첨가해 만들었다. 넓은 파장대의 빛을 흡수하고 상처 치료에 효과적인 640나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 부근의 적색광을 방출한다. 빛이 잠시 끊겨도 잔광을 낸다.

이후 적색광을 잘 흡수하는 클로린e6(Ce6) 광감작제가 활성화되면서 콜라겐 단백질의 결합을 유도하면서 상처 경계면 접합을 유도한다. 적색광은 섬유아세포 증식, 세포 이동 등을 촉진해 염증을 완화하고 조직 재생을 돕는다.

연구팀은 발광입자를 신축성이 좋은 실리콘 소재에 고르게 넣어 피부에 밀착하는 패치 형태로 만들었다. 피부가 움직여도 잘 붙어 있고 패치를 늘리거나 접어도 발광 성능이 유지된다. LED나 배터리 없이 실내등이나 햇빛을 받는 것만으로 치료용 빛이 계속 공급되는 것이다.

동물실험 결과 절개 상처에 12시간 동안 패치를 붙였을 때 상처 봉합, 조직 재생 촉진 효과가 확인됐다. 건강한 성인의 얼굴 피부를 대상으로 한 예비 인체 평가에서도 9시간 착용으로 피부 탄력 회복이 개선되고 피부가 붉어지는 홍반 증상이 완화됐다.

패치는 병원 방문 없이도 수술 후 상처 관리나 피부 재생 치료를 일상에서 이어가는 데 유용할 것으로 기대된다. 기술 실용화를 위해서는 다양한 상처 유형과 피부 조건에서의 장기 안전성, 광량·착용시간 표준화, 광감응제 사용 방식, 멸균 공정, 의료기기 인허가를 위한 임상 검증이 필요하다. 

한 교수는 "일상에서 쉽게 얻는 빛을 이용해 외부 전원 없이도 상처 봉합과 재생을 동시에 유도한 성과"라며 "환자가 병원 밖에서도 손쉽게 관리를 이어갈 수 있는 차세대 착용형 광의학 플랫폼으로 발전시킬 수 있을 것"이라고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1002/adma.73965

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]