화학연, 수술 중 형광 지속시간 4배 늘린 신소재 개발
핵심 요약
한국화학연구원이 근적외선 형광염료 ICG의 광표백 문제를 고분자 구조 재설계로 해결한 신소재 KR-NIR-P를 개발했다. 신소재는 기존 ICG 대비 4배 이상 긴 형광 지속 시간을 보였으며, 세포 독성과 생체 적합성도 우수했다. 연구팀은 이 기술이 암 수술 중 림프절 실시간 추적 등 의료영상 분야에 활용될 수 있을 것으로 전망했다.
한국화학연구원이 암 수술 중 림프절 위치를 오래 확인할 수 있는 고광안정성 형광체를 개발했다. 연구팀은 기존 근적외선 형광염료의 빛 노출 시 빠르게 흐려지는 단점을 고분자 구조 재설계로 극복했다.
연구팀은 FDA 승인을 받은 유일한 근적외선 형광염료인 인도시아닌 그린(ICG)을 고분자 사슬에 연결해 새로운 형광체 KR-NIR-P를 합성했다. ICG는 강한 레이저에 의해 발색단인 헵타메틴 고리가 산소와 반응해 파괴되는 광표백 현상이 문제였다. KR-NIR-P는 고분자 골격이 발색단 주변 산소 접근을 차단하고, 분자 간 소수성 상호작용으로 구조를 안정화해 광표백을 억제했다. 실험 결과 785㎚ 레이저 조사 시 기존 ICG는 50초 만에 형광이 40%로 감소했지만, KR-NIR-P는 200초 후에도 66%를 유지했다.
세포 독성 실험에서 KR-NIR-P는 20μM 농도까지 세포 생존율 90% 이상을 보여 생체 적합성이 높았다. 3차원 종양 스페로이드 실험에서는 깊은 층까지 균일하게 침투했으며, 마우스 생체 실험에서 발바닥 주사 후 2시간 만에 림프절에서 형광이 검출되고 24시간 후 강하게 축적돼 암 전이 경로 추적 가능성을 확인했다. 연구팀은 이번 합성 전략이 ICG 외 다른 형광 염료에도 적용 가능해 위조 방지·보안 등 다양한 분야로 확장될 것으로 기대했다. 이번 연구는 국제 학술지 '스몰' 6월호 표지 논문으로 게재됐다.
