과학기술의 발달로 PET(양전자방출단층촬영), CT(컴퓨터 단층촬영), 형광현미경 등 다양한 진단기기가 개발돼 암이나 치매 같은 질환들도 조기 진단이 가능하다. 이 같은 기기로 생체 내부를 촬영하기 위해서는 촬영 대상이 잘 보이도록 하기 위해 조영제를 사용하는 것이 필수적이다. 문제는 조영제를 사용할 경우 간혹 부작용이 발생할 수 있다는 점이다. 이 때문에 첨단 영상장비를 이용한 조기검진을 꺼리는 사람들도 많다. 국내 연구진이 이런 조영제 부작용을 걱정 않고 치매나 암을 진단할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터 연구팀이 테라헤르츠(㎔) 전자기파를 이용해 조영제 없이 생체 내 미량만 존재하는 물질을 찾아낼 수 있는 새로운 형태의 영상진단 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스’에 실렸다.

테라헤르츠 전자기파는 X선이나 방사선처럼 에너지가 높지 않아 생체조직을 변형시키지 않고 별도의 조영제 없이도 생체 내부를 관찰할 수 있어 안전한 차세대 영상진단 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 문제는 X선이나 가시광선보다 파장이 길어 크기가 작거나 극미량의 물질을 관찰하기 어려울 뿐더러 생체 내 수분에 쉽게 흡수되기 때문에 관찰 정보를 수집하기도 어렵다.

이에 연구팀은 자연계에 존재하지 않는 메타물질을 개발해 관찰 대상의 광학적 특성을 바꾸면 특정 파장에서도 물질 관찰이 가능하다는 점에 착안했다. 연구팀은 실제로 생체 내부의 물과 만날 경우 그 경계면에서 전파가 흡수되지 않고 반사되도록 하는 새로운 메타물질을 개발했다. 그 결과 기존 테라헤르츠파 기술로는 영상화가 어려운 극미량의 생체조직의 선명한 영상을 촬영했으며 형광물질이나 방사성동위원소 같은 조영제를 사용하지 않고도 기존 영상장치와 유사한 수준의 영상을 얻었다.연구팀은 실제로 이번 기술을 활용해 치매 원인 물질로 알려진 ‘베타 아밀로이드’ 단백질을 진단하는데 성공했다. 기존 영상 장치로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적 여부만 확인할 수 있었지만 이번 테라헤르츠파 측정 기술로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적된 양까지도 정확히 분석할 수 있었다.

서민아 KIST 박사는 “이번 연구는 인체 내 다양한 질병 원인물질을 조영제 없이 직접 관찰할 수 있게 됨에 따라 치매, 암을 비롯해 다양한 질병 진단에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr