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국내 연구진이 눈을 통해 안과 질환뿐 아니라 알츠하이머 치매 등 퇴행성 뇌질환도 진단할 수 있는 ‘스마트 인공수정체’ 기술 개발에 성공했다. 

이번 스마트 인공수정체는 시력 개선 목적으로만 사용하던 인공수정체에 진단 센싱 능력을 탑재, 눈을 통해 안과 질환과 각종 신경질환의 바이오마커를 함께 검출해 조기 진단할 수 있는 발판을 마련한 획기적인 기술 개발로 평가된다.

이번 기술 개발에는 연세대학교의과대학 용인세브란스병원 안과 지용우 교수와 강남세브란스병원 안과 이형근 교수, 연세대학교 공과대학 화공생명공학과 고원건 교수‧김세민 연구원, 한국기계연구원 나노공정 연구실 이재종‧김기홍 박사 공동 연구팀이 참여했다.

연구팀은 뇌와 직접 연결돼 있으면서 그 내부를 들여다볼 수 있는 눈의 특성에 주목, 눈물‧방수 등 안구액으로 뇌질환을 조기 진단하기 위한 연구를 수년간 이어오고 있다.

이때 안구를 통해 바이오마커를 검출하고, 실제 진단에 활용하려면 그에 맞는 바이오센싱 시스템이 필요하다. 이번 스마트 인공수정체 개발로 구현한 것이다.

항체가 결합된 ‘하이드로겔 패턴’이 타깃 바이오마커와 반응하면 수축한다. 스마트 인공수정체는 수축으로 좁아진 패턴을 기준격자와 겹쳤을 때 생성되는 ‘모아레 신호’의 변화를 이용하는 원리로 바이오마커를 검출한다.

모아레 신호를 이용하면 하이드로겔 변화를 직접 관찰하는 방식과 비교해 나노 단위의 고감도 변화량 감지가 가능하다. 또, 기존 바이오센서가 사용하던 전기화학적 또는 형광발현 표지자를 사용하지 않고도 직관 감지가 가능하다.

특히 외부 전력이나 광원이 필요 없어 생체 내 삽입하는 센서로서 적합하다는 장점을 가지고 있다. 일선 진료실에서 사용하는 세극등현미경을

통해 모아레 신호를 관찰할 수 있어 수술 후 모니터링도 쉽다.

스마트 인공수정체를 삽입하는 수술의 안전성도 입증됐다. 인공수정체 삽입은 백내장 수술의 일환으로 시행되고 있다. 전 세계적으로 백내장 수술이 가장 많다. 또, 안전한 수술이기도 하다. 우리나라도 백내장 수술은 연평균 수술 건수 1위를 기록하고 있다.

기술 개발에 사용한 물질은 향후 의료 상용화를 염두하고 기존 인공수정체 또는 다른 인체 삽입물에 사용하는 물질들을 활용했다. 또, 사람 안구 세포실험과 돼지 안구 생체외실험, 살아있는 토끼를 이용한 전임상 생체내실험까지 거치며 생체 적합성‧안정성과 바이오마커 검출 능력을 확인했다고 연구팀은 밝혔다.

용인세브란스병원 안과 지용우 교수는 “초고령사회 진입으로 노인 인구가 급격히 증가하면서 백내장 등 노인성 안질환과 알츠하이머 치매 등 퇴행성 뇌질환이 동시에 심각한 사회 문제”라며 “스마트 인공수정체가 퇴행성 뇌 질환을 예방하고, 조기 진단하는데 큰 역할을 수행하길 기대한다”고 말했다.

연구팀의 이번 연구 결과를 담은 논문은 바이오소재 분야 최상위 국제 학술지인 <바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials, IF 16.874)>에 실렸다.

한편 연구팀은 이번 스마트 인공수정체 관련 기술을 국내와 해외에 특허 출원했다. 또, 국내 유일 인공수정체 제조회사인 ㈜고려아이텍과 산학연병 협력을 맺고 3년간 30억 규모의 ‘나노커넥트 사업’을 수주, 향후 원천기술 상용화에 박차를 가한다는 계획이다.  

출처 : 코리아헬스로그(https://www.koreahealthlog.com)