암과 림프절 등의 위치를 확인하는 근적외선 의료영상에 쓰이는 형광염료가 빛을 받으면 빠르게 흐려지던 문제가 개선될 전망이다.

한국화학연구원은 박영일·남상환 박사팀이 조지아 공대 박성진 교수팀과 함께 근적외선 형광염료 '인도시아닌 그린'(ICG)을 고분자 구조로 재설계해 광안정성을 높인 형광체를 개발했다고 19일 밝혔다.

근적외선(NIR)은 가시광선보다 인체 조직을 깊이 통과할 수 있어 인체 속 수분과 혈색소(헤모글로빈)에 흡수되는 빛 손실이 상대적으로 적다. 이로인해 형광 염료와 결합하면 수 ㎝ 깊이의 생체 조직까지 영상화할 수 있다.

현재 전 세계에서 유일하게 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 근적외선 형광 염료는 ICG로, 1959년 승인 이후 60년 넘게 유방암 림프절 추적, 간암 절제, 담관 시각화 등 전 세계에서 다양한 진단 및 수술에 쓰이고 있다.

다만 ICG는 빛을 받고 형광이 금방 흐려지는 '광 표백' 문제가 있어 장시간 수술에서 정확도가 떨어질 수 있다.

연구팀은 ICG 분자를 고분자 사슬에 연결해 이 문제를 해결했다.

형광 발생 부위를 양쪽에서 잡고 고정해 오래 지속되도록 한 것이다.

실험 결과, 근적외선 레이저를 계속 비췄을 때 기존 ICG는 50초 이내에 형광이 40% 수준으로 급감한 반면, 신규 개발 소재인 'KR-NIR-P'는 200초 후에도 66%를 유지했다.

광안정성이 4배 이상 향상된 것이라고 연구팀은 설명했다.

세포 독성 실험 결과, 자궁경부암·구강 편평암 세포 등 암세포와 정상 세포 모두에서 20마이크로몰(μM) 농도까지 세포 생존율 90% 이상을 유지해 높은 생체 적합성을 확인했다.

박영일 박사는 "ICG 분자를 고분자화함으로써 발색단(염료나 색소 발색의 원인이 되는 유기화합물에 포함된 원자단)이 빛에 의해 파괴되는 속도를 늦추는 데 성공했다"며 "이 같은 고분자화 합성 전략이 ICG 외 다른 형광 염료에도 적용할 수 있으므로 위조 방지·보안 등 다양한 차세대 형광 진단 소재로 확장도 기대된다"고 말했다.