반도체 공정기술 적용 `맞춤형 나노 조영제` 생산

국내 연구진이 반도체 제작 기술을 기반으로 다양한 영상진단장비에 활용할 수 있는 '맞춤형 나노 조영제'를 개발했다.

한국표준과학연구원은 위정섭·이태걸 박사 연구팀이 반도체 소자 제작 공정을 이용해 금 나노입자를 달걀 프라이 형태로 적층하는 합성 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 합성된 나노입자를 조영제로 사용해 다양한 방식의 바이오이미징 기술에 적용할 수 있다는 점을 입증했다.

조영제는 조직이나 혈관을 선명하게 볼 수 있도록 신체에 투약하는 의약품으로, 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터단층촬영(CT) 등 다양한 영상진단장비를 통해 생체현상을 측정하고 이를 영상화하는 바이오이미징에 핵심 역할을 한다.

영상진단장비는 각 장비마다 신호 생성 원리가 달라 조영제도 다르게 개발돼 왔다. 이 때문에 다수의 장비를 활용하는 복합 바이오이미징을 환자에 적용하려면 조영제를 여러 번 투약해야 하는 불편함과 위험성이 있다.

또한 용액상에서 핵을 성장시켜 나노입자를 합성하는 기존 화학적 방법으로는 입자의 외부 형태나 내부 구조, 물질 조성 등을 독립적으로 조절·예측하기 어려웠다.

연구팀은 서로 다른 특성을 지닌 나노입자들을 결합해 조영제를 개발하면 한 번의 투약으로 복합 바이오이미징을 수행할 수 있다는 점에 착안했다. 이를 위해 기존 화학적 합성법에서 벗어나 반도체 소자 제작 시 설계된 미세한 회로 패턴을 기판 위에 형성하는 '리소그래피 가공기술'을 적용해 2차원 나노입자를 합성하는 데 성공했다. 반도체 공정 기술을 이용하면 높은 재현성을 통해 예측 가능하고 복합적 물성을 지닌 나노입자를 손쉽게 합성할 수 있는 장점이 있다.

이 과정에서 연구팀은 나노입자들의 지름과 두께를 독립적으로 조절함으로써, 광학 특성을 맞춤형으로 설계할 수 있는 기술을 확보했다.

위정섭 표준연 박사는 "이 기술은 금 뿐 아니라, 다양한 물질과 물성의 나노입자를 설계·합성하는 데 적용할 수 있다"면서 "안구조직과 망막혈관의 영상정보를 통합·분석하는 복합바이오이미징에 적용하면 기존에 쉽게 발견하지 못한 안구질환을 진단하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 나노물질 분야의 세계적 학술지 'ACS 나노(5월 22일자) 온라인판'에 실렸으며, 미래부의 미래유망융합기술 파이오니아사업의 지원을 받아 연구가 수행됐다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr