조영제 없이도 생체 내부를 촬영한 영상을 통해 질병을 모니터링 할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 센서시스템연구센터 서민아 박사 연구팀이 테라헤르츠 전자기파를 이용해 조영제 없이 생체 내 물질을 검출하는 새로운 방식의 이미징 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.
테라헤르츠 전자기파는 엑스레이나 방사선처럼 고에너지를 갖지 않아 생체조직을 변형시키지 않을 수 있는 장점이 있지만 그 파장이 길어 극미량의 물질은 관찰하기 어렵고 생체 내 수분에 파장이 흡수돼 사라지는 어려움이 있었다.
이에 연구팀은 자연계에 존재하지 않는 성질을 인위적으로 만들어낸 인공물질인 메타물질을 개발하여 위와 같은 어려움들을 극복해냈다.
메타물질을 활용해 대상 물질의 광학적 특성을 바꾸면 특정 파장에서 금속을 플라스틱처럼 보이게 할 수도 있고, 눈에 보이지 않도록 할 수도 있다.
연구팀 테라헤르츠파의 민감도를 높이고, 생체 내부의 물과 만나 흡수되지 않도록 수분과 만날 경우 그 경계면에서 반사되어 돌아오도록 하는 새로운 메타물질을 설계·개발했다.
그 결과 기존 테라헤르츠파 기술로 영상화가 어려운 극미량의 생체 조직의 선명한 영상을 촬영하였다. 형광물질이나 방사성동위원소와 같은 조영제를 사용하지 않고도 기존 영상장치와 유사한 수준의 영상을 얻을 수 있게 된 것.
연구진은 이 기술을 활용하여 뇌 속에 극미량만 존재하고, 치매의 원인 물질로 알려진 ‘아밀로이드 플라크’ 단백질을 관찰하였다. 기존의 영상 진단 방법에서는 영상의 명암 차이를 통한 상대적인 비교만 할 수 있었으나, 테라헤르츠파는 분자들의 상태에 민감하기 때문에 아밀로이드 단백질이 축적된 양까지도 정량적으로 분석할 수 있었다.
KIST 서민아 박사는 “인체 내 다양한 질병 원인 물질을 조영제 없이 직접 검출함으로써, 치매뿐만 아니라 다양한 질병 진단 기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 전망한다”며 “예를 들어 인체 내 암조직 등을 조영제 없이 선명한 경계면을 확인하는 영상기술로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
