최근 한국전기연구원이 국가가 주도해야 될 미래 유망 전기 융합 기술로 11개를 선정한 가운데 이중 2개가 의료분야여서 눈길을 끈다.
30일 한국전기연구원에 따르면 미래전략실 연구팀이 정의한 전기 융합 기술이란 전통적인 산업과 전기기술을 시켜 부가가치가 높은 신산업 창출의 기회를 제공하는 것을 말한다.
이 경우 시너지가 크게 나타나는 5대 산업으로 전기 융합기술을 이용한 의료를 선정했으며 이 가운데 의료기기산업을 꼽았다.
한국전기연구원이 의료기기산업 중 현재 연구 중이며 전기 융합기술을 이용해 개발되는 마그네틱 약물전달 시스템(Magnetic Drug Delivery System)과 T-Ray 진단(테라헤르츠파 진단)기를 소개한다.
자기유도 약물전달시스템(Magnetic Drug Delivery System)
자기유도 약물전달시스템(Magnetic Drug Delivery System)은 자성입자에 생체적 합성 고분자 혹은 금속을 입히고 입자 표면에 비경구 약물을 흡착시켜 사용하는 의료기기다.
이 장비는 자기장을 이용해 약물이 흡착한 입자를 치료하려한 질환세포조직이나 병변으로 전달되도록 유도하는 시스템을 갖추게 된다.
이 기술은 약물의 불필요한 분포를 억제시킴으로써 부작용을 줄여 약물전달시스템에 적합다.
게다가 뛰어난 표적지향성을 지닌 데다 약물의 불필요한 분포를 억제하기 때문에 다른 부위에 심한 부작용을 주는 항암제주입기로 활용할 수 있다.
이 기술은 약물전달용은 물론 자성물질의 디자인에 따라 MRI 조영제로도 활용이 가능하며, 약물의 방출량을 조절해 주는 약물전달 마이크로칩과 함께 새로운 DDS 방향을 제시해준다 다.
현재 국내에서 KIST와 KAIST가 약물용 나노입자를 연구 중이며, 연세대는 표적지향적 자성나노 약물전달캡슐 연구를 통해 기존 약물의 1/15의 용량만 투여해도 같은 효과를 나타내는 사실을 입증해냈다.
해외에선 미국 MIT가 전자기펄스에 의한 표적치료까지 자기장을 이용해 약물을 전달하는 연구하는 진행하고 있으며 독일, 일본 등도 활발히 연구 중이다.
DDS는 현재 연간 5000억 달러가 넘는 큰 시장을 갖고 있다.
자기유도 DDS는 자기장(magnetic field)을 정교하게 설계해야 하는 문제 때문에 전기기술에 대한 의존도가 크다.
자기유도 DDS는 다른 어떠한 방식보다도 약물을 표적부위에 가장 정확히 전달할 수 있는 생체친화적 방식이다.
이 때문에 R&D영역에서 여러 가지 방식이 경쟁을 벌이고 있다.
T-Ray 진단 기술((테라헤르츠파 진단)
테라헤르츠파는 전파와 광파의 중간 대역에 위치하는 미개척 주파수 대역으로 전파의 투과성과 광파의 직진성을 모두 가져 혁신적인 영상 구현이 가능하다.
이에 따라 파장이 마이크로미터(um) 대역이어서 고해상도 영상 구현이 가능한 동시에 엑스레이(X-Ray) 에너지의 백만분의 일 수준으로 생체 친화형 고해상도 영상 구현이 가능하다.
T-Ray 진단은 생체물질에 대한 새로운 정보를 확보할 수 있으며 저선량, 고해상으로 100년 역사의 엑스레이를 보완할 수 있는 기술이다.
T-Ray는 방사선량이 엑스레이의 백만분의 1 수준이라서 영상촬영시 피폭량과 산란이 낮아 생체조직를 고해상도 진단할 수 있다.
국내에서는 한국전기연구원이 가장 활발하게 연구를 하고 있으며, 포항공대와 ETRI도 연구 중이다.
의료분야에 적용하기에는 아직 미흡한 상태다.
이 기술이 일본의 경우 국가중점미래기술, 미국은 MIT 미래유망기술로 선정돼 기초연구가 계속되고 있으며 의료영상 부분은 아직 기초단계다.
테라헤르츠파 발생을 위해서는 고에너지 전기기술이 사용되지만 영상용으로 발생된 테라헤르츠파는 선량이 엑스레이의 백만분의 일 수준이어서 암 진단 등에 많이 활용될 것으로 기대된다.
기술명 마그네틱 약물전달 시스템(Magnetic Drug Delivery System)
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분야
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의료 전기
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기술개념
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- 자성입자에 생체적합성 고분자 혹은 금속을 입히고
입자 표면에 비경구 약물을 처리하여(흡착시켜) 사용함.
- 자기장을 이용하여 약물이 흡착된 입자를 원하는
조직이나 병변으로 전달되도록 유도함.
- 약물의 불필요한 분포 억제하여 부작용을 최소화 함.
- DDS의 궁극적 목표에 적합한 기술임. |
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특징
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- 뛰어난 표적지향성을 지니고 있으며, 약물의 불필요한
분포를 억제함.
- 따라서, 항암제와 같이 인체의 타 부위에 대한
부작용이 심한 경우, 부작용을 줄임.
- 약물전달용은 물론 자성물질의 디자인에 따라
MRI 조영제로도 활용이 가능함.
- 약물의 방출량을 조절해 주는 약물전달 마이크로칩과
더불어 새로운 DDS 방향을 제시하는 기술. |
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국내외동향
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- 국내:
KIST와 KAIST: 약물용 나노입자 연구.
연세대학: 표적지향적 자성나노 약물전달캡슐
기존의 1/15만 투여해서 동일효과를 얻음
- 해외:
MIT(미국): 자기장을 이용한 약물전달 연구함과 동시에
전자기펄스에 의한 표적치료까지 연구하고 있음
Ludwig-Maximilians-University(독일): 폐암치료용 나노
aerosol를 자장을 이용하여 표적화하는 연구를 진행하고
있음.
지케이의과대학(일본): 자석을 넣은 다음 위암을
유발시킨 쥐의 정맥에 치료용 자성 나노입자를 주사했더니
입자가 혈류를 타고 암 부위에 집중되는 것을 발표했고
현재 연구 중임.
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해결과제
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- 자성을 띤 나노구조체를 원하는 부위까지 정확하게 전달할
수 있는 생체적합 자기장 기술 확립
- 생체적합성 자성 나노구조체 개발
- 약물전달 및 조영제 역할을 수행할 수 있는 기능성 자성
나노구조체 개발
- 균일한 자성 나노구조체 대향 합성 기술(약품으로
활용하기 위한) |
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(전기융합에 따라
창출되는 미래가치)
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- DDS는..현재 연간 5000억불이 넘는 큰 시장임
- 자기유도 DDS는 자기장(magnetic field)을 정교하게 설계해야
하는 문제 때문에 전기기술에 대한 의존도가 큼
- R&D영역에서 여러 가지 방식이 경쟁하고 있으나, 자기유도
DDS는 다른 어떠한 방식보다도 약물을 표적부위에 가장
정확히 전달할 수 있는 생체친화적 방식임 |
T-Ray 진단(테라헤르츠파 진단)
| 분야 |
의료 전기 |
| 기술개념 |
- 테라헤르츠파는 전파와 광파의 중간 대역에 위치하는 미개척
주파수 대역으로서, 전파의 투과성과 광파의 직진성을 모두
가지고 있어 혁신적인 영상 구현이 가능.
- 테라헤르츠파는 파장이 um 대역이어서 고해상도 영상 구현이
가능한 동시에 X-ray 에너지의 백만분의 일 수준으로 생체
친화형 고해상도 영상 구현 가능. |
| 특징 |
- 새로운 전파에 의한 새로운 진단 방법
·생체물질에 대한 새로운 정보 확보가 가능
- 저선량, 고해상으로 100년 역사의 엑스레이를
보완할 수 있는 기술
·저선량: 에너지 수준이 엑스레이의 백만분의 1수준이라서
영상촬영시 피폭량 최소화
·고해상: 생체조직 내에서의 산란이 적어 고해상 가능 |
| 국내외동향 |
- 국내: 전기연이 가장 활발하게 연구를 하고 있으며,
포항공대 및 ETRI도 연구 중이나 의료분야 적용은
아직 탐색 중임
- 해외: 일본의 경우 국가중점미래기술, 미국의 경우 MIT
미래유망기술로 선정돼 기초연구가 계속되고 있음.
의료영상 부분은 아직 기초단계임 |
| 해결과제 |
- 테라헤르츠 발생 및 센싱 소자 개발
- 뛰어난 물흡수성 및 금속반사성을 극복할 수 있는 생체
응용분야 탐색
- 영상해석기술 |
(전기융합에 따라
창출되는 미래가치) |
- 의료영상진단에 있어 저선량 영상기기에 대한
시장의 기대는 큼
- 고해상 의료영상에 필수적인 요소는 고에너지 발생원인데
이는 고전계 고자장을 만들어 내는 첨단 전기기술의
기반이 있어야 가능함
- 테라헤르츠파 발생을 위해서는 고에너지 전기기술이
사용되지만 영상용으로 발생된 테라헤르츠파는 선량이
엑스레이의 백만분의 일 수준이어서 암진단 등에 많이
활용될 것으로 기대됨 |
기사최종편집일: 2024-04-26 15:38:55
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