초음파로 껐다 켰다…전극·배터리 필요없는 초간단 진통 전자약

연세대, 삼성서울병원 공동연구팀이 개발한 교류 마찰전기 기반 신경신호 차단 시스템(NBAT) 개념과 적용 구조. 초음파를 가하면 신경을 감싼 NBAT에서 마찰전기가 생성돼 신경 신호가 차단되는 원리다. 기존 방식에서 나타나는 부작용에 대한 우려를 줄였다. 유연한 고분자 기반 재료로 구성돼 기계적 압박 없이 안정적으로 고정된다. 연세대 제공

전극이나 배터리 없이 초음파만으로 진통 효과를 조절할 수 있는 무선 전자약 기술이 개발돼 부작용을 최소화한 차세대 신경 치료 기술로 주목받는다.

연세대는 김상우·이규형 신소재공학과 교수팀이 최병옥 삼성서울병원 신경과 교수팀과 공동연구를 통해 초음파만으로 통증을 조절할 수 있는 전자약 기술을 구현했다고 12일 밝혔다. 연구결과는 9일(현지시간) 국제학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'에 공개됐다.

급성 통증 관리를 위한 오피오이드 계열 진통제는 중독성과 의존성, 부작용 문제가 한계로 지목된다. 약물 없이 통증을 제어하려는 시도가 이어지고 있지만 신경에 직접 연결된 전선이나 전극으로 염증과 부작용이 발생하는 문제가 걸림돌이다.

연구팀은 초음파로 유도하는 물질의 마찰전기 현상에 주목했다. 인체에 독성이 없고 시간에 따라 자연적으로 분해되는 의료용 고분자를 신경 수술 과정에서 체내에 삽입한 뒤 통증이 있을 때만 초음파를 조사해 고분자가 만드는 마찰전기로 통증을 제어하는 원리다.

쥐와 돼지 대상으로 진행한 전임상 결과 초음파 조사 즉시 통증 신호가 유의미하게 감소하는 것으로 나타났다. 초음파를 중단하면 신경 기능이 빠르게 회복됐다. 행동 실험에서도 통증 자극에 대한 반응이 즉각 억제됐고 조직 손상, 염증 반응은 나타나지 않았다. 장기 안전성도 확인된 것이다. 고분자는 치료가 끝나면 체내에서 자연 분해돼 추가 제거 수술이 필요 없다.

개발된 기술은 전극, 전선, 배터리, 회로 등 체내 염증이나 면역 반응을 유발하는 요소를 완전히 제거했다는 점이 특징이다. 향후 다양한 신경 조절이 필요한 중추신경계 질환 치료에 확장될 가능성도 제시된다.

김 교수는 "초음파만으로 체내에서 전기장을 생성해 신경 신호를 차단하는 완전히 새로운 개념의 전자약 기술"이라며 "약물 없이 통증을 조절할 수 있고 제거 수술도 필요 없어 임상 적용 가능성이 매우 높다"고 설명했다.

최 교수는 "인체에 무해한 초음파를 이용해 체내 신경에 정밀하게 작용하는 새로운 통증 억제 전자약"이라며 "향후 급성 및 만성 통증은 물론 다양한 신경조절 치료 분야로 활용 범위가 확대될 것으로 기대된다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41551-025-01579-2

왼쪽부터 김상우 연세대 신소재공학과 교수, 최병옥 삼성서울병원 신경과 교수, 이규형 연세대 신소재공학과 교수, 김영준 연세대 신소재공학과 연구원, 김소희 연구원, 박병준 박사과정생. 연세대 제공

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]