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ETRI, 방사능 물질 투여 없이 암 찾아낸다

인체에 무해한 산화철 통해
암 위치 찾는 영상 장비 개발

  • 기사입력 : 2019년12월03일 15:50
  • 최종수정 : 2019년12월03일 15:50
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[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 방사능 물질 없이도 암을 찾아내는 기술 개발에 성공했다. 이로써 안전한 방법으로 질병을 찾아내 국민 건강 증진에 기여하고 국내 의료 영상 장비 시장에도 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 산화철(Fe3O4) 나노 자성입자의 위치를 통해 암을 포함한 특정 질병을 찾아내는 의료 영상 장비 개발에 성공했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Report)'에 승인돼 게재될 예정이다.

이번 기술은 암이나 특정 질병을 찾아내는 데 가장 우수한 의료 영상 기법 중 하나인 양전자단층촬영(PET)을 대체할 수 있다. 특히 자성을 띤 산화철 나노입자를 이용해 의료영상기기(MPI) 기술로 안전하며 저렴하다.

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = ETRI 연구진이 MPI 장비를 통해 데이터를 확보한 뒤, 측정 결과 대해 논의를 하고 있는 모습. 좌로부터 홍효봉 책임연구원, 정재찬 선임연구원. [사진=ETRI] 2019.12.03 kimys@newspim.com

암 확진 환자의 경우에는 PET 검사를 통해 암의 정확한 위치를 찾는 데 도움이 되지만 단순 검진이나 진단 목적으로 PET를 사용하는 것은 방사능 피폭 문제가 있어 논란이 되고 있다. 검사에 쓰이는 방사선으로 인해 오히려 암에 노출될 가능성을 높일 수 있기 때문이다.

이런 단점을 보완하기 위해 연구진은 산화철이 인체에 무해하고 자성을 띤다는 점에 착안해 자기장을 통해 산화철의 위치를 파악하는 MPI 기술을 개발했다. 산화철 입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 연속적 사용이 가능해 만성 질환의 추적과 진단을 위한 효과적인 방법이 될 수 있다.

질병을 찾을 수 있는 항원-항체를 산화철 입자에 코팅해 생체에 주입하면 질병이 발생된 부위에 부착된다. 이후 입자에서 나오는 신호를 확보해 3차원 공간 정보와 결합해 정확한 위치를 영상화해 판별한다. 이로부터 X-ray, MRI 등 해부학적 정보와 함께 정확한 발병 부위를 확인할 수 있게 된다. 부착하는 항원-항체에 따라 다양한 질병을 탐색할 수도 있다.

자성을 지닌 나노 입자를 활용한 MPI 방식은 2000년대 초부터 개발이 시작돼 세계적 의료 영상 장비 업체와 연구기관들이 원천기술 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 하지만 실제로 생체 대상 영상 확보에 성공한 기관은 필립스와 마그네틱 인사이트 두 곳이 전부다.

하지만 해외에서 개발한 MPI 장비를 운용하기 위해서는 약 수 천Wh급 전력 공급 시스템이 필요하다. 많은 열이 발생하기 때문에 거대한 냉각시스템도 필요하다. 장비 가격도 비싼 편이다.

연구진은 자기장 발생장치를 비롯한 중앙 제어시스템과 제어 SW 등 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했다. 크기는 170cm x 60cm로 소모 전류량을 1/100 가량으로 줄여 거대한 냉각장치가 필요 없다. 제작 가격도 1/20 수준으로 부담을 줄였으며 연구 장비 목적으로 즉각 상용화가 가능하다.

연구진은 자기장 신호를 만들어 확보하는 기술과 혼합전자기장 분석 기술(FMMD)에 대한 핵심 특허를 확보해 3차원 공간 안에서 특정 위치의 자성을 판별하고 영상화할 수 있었다고 밝혔다. 

kimys@newspim.com

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