고분자 구조로 광안정성 4배 향상…수술 중 형광염료 지속시간 개선

한국화학연구원은 박영일·남상환 박사팀이 조지아 공대 박성진 교수팀과 함께 근적외선 형광염료 '인도시아닌 그린'(ICG)의 광안정성을 높인 신소재 'KR-NIR-P'를 개발했다고 19일 밝혔다. 이 소재는 기존 ICG가 빛을 받으면 형광이 빠르게 사라지는 '광 표백' 문제를 해결해 장시간 수술에서도 정확한 위치 확인이 가능할 전망이다.

연구팀은 ICG 분자를 고분자 사슬에 연결해 형광 발생 부위를 양쪽에서 잡아 고정하는 방식으로 광안정성을 개선했다. 실험 결과, 근적외선 레이저를 계속 비췄을 때 기존 ICG는 50초 이내에 형광이 40% 수준으로 급감한 반면, KR-NIR-P는 200초 후에도 66%를 유지해 광안정성이 4배 이상 향상됐다. 또한 세포 독성 실험에서 자궁경부암·구강 편평암 세포 등 암세포와 정상 세포 모두에서 20마이크로몰(μM) 농도까지 세포 생존율 90% 이상을 유지해 높은 생체 적합성을 확인했다.

근적외선(NIR)은 가시광선보다 인체 조직을 깊이 통과할 수 있어 형광 염료와 결합하면 수 cm 깊이의 생체 조직까지 영상화할 수 있다. 현재 전 세계에서 유일하게 미국 FDA 승인을 받은 근적외선 형광 염료는 ICG로, 1959년 승인 이후 유방암 림프절 추적, 간암 절제, 담관 시각화 등 다양한 진단 및 수술에 사용되고 있다. 다만 기존 ICG는 광 표백 문제로 장시간 수술에서 정확도가 떨어질 수 있다는 한계가 있었다.

박영일 박사는 "ICG 분자를 고분자화함으로써 발색단이 빛에 의해 파괴되는 속도를 늦추는 데 성공했다"며 "이 같은 고분자화 합성 전략이 ICG 외 다른 형광 염료에도 적용할 수 있어 위조 방지·보안 등 다양한 차세대 형광 진단 소재로 확장이 기대된다"고 말했다.