김성준 교수 등 공동연구팀, 나노히터 활용한 난치성 신경질환 치료기술 개발
김성준 서울대 교수, 변경민 경희대 교수, 전상범 이화여대 교수 공동연구팀은 적외선을 흡수해 열을 발생시키는 나노히터를 이용해 신경조직을 안전하게 자극하는 데 성공했다고 12일 밝혔다.
그동안 손상된 감각이나 운동신경을 치료하기 위한 신경자극 연구가 활발하게 이뤄져 왔다. 그러나 기존의 전기를 이용한 신경 자극법이나 초음파나 자기장을 이용한 신경 자극법은 실제 적용에 한계가 있었다. 전기 자극법은 직접 전극이나 시스템을 환자에게 수술해 이식해야 하기 때문에 감염 등의 문제가 있고, 외부에서 초음파나 자기장을 발생시켜 신경을 자극하는 것은 인체에 무해하지만 시스템이 복잡하고 특정 신경만 자극하는 게 어려웠다.
연구진은 열을 이용해 신경세포나 세포조직 활동을 제어할 수 있다는 기존 연구결과에 착안, 열을 이용한 신경조직 자극 방식을 고안했다. 먼저 적외선을 흡수해 열을 발생시키는 금 나노막대를 이용해 '나노히터'를 개발하고 이를 실험동물의 국소 신경조직에 주입했다. 이후 실험동물에게 적외선을 비춘 결과 금 나노막대가 내는 열이 안전하고 효과적으로 신경을 자극하는 것을 확인했다.
연구진은 980나노미터(㎚)의 파장을 갖는 적외선 펄스를 사용했으며, 나노히터를 사용했을 때, 이를 사용하지 않을 경우보다 신경신호의 크기가 5배 이상 향상되는 것을 확인했다. 생명체가 자극에 반응하는데 필요한 최소한도의 자극세기인 '자극 역치'에 대한 적외선 에너지도 3분의 1 수준으로 낮아져 신경조직 손상 없는 안전한 자극이 가능하다는 것을 증명했다.
연구팀은 "빛을 이용한 신경자극 연구와 신경치료기법의 새로운 가능성을 개척했다"고 말했다.
이 연구결과는 세계적 학술지인 '스몰'(Small) 10월 15일자 표지논문으로 선정됐다.
백나영기자 100na@dt.co.kr
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