영상기반 표적약물전달 등 나노입자를 이용한 신개념 의료기기 개발 기대

[베타뉴스=방계홍 기자] 지스트 융합기술학제학부 윤정원 교수 연구팀(뇌나노로봇연구센터)은 자성나노입자를 추적자로 사용하여 고분해 생체영상을 고속으로 획득할 수 있는 자기입자영상(MPI)장치를 개발하고, 조이스틱으로 나노입자를 이동 시킬 수 있는 나노입자 직관적내비게이션 기술을 개발했다.

본 연구에서는 MPI 영상 장치를 이용하여 나노입자의 농도 및 위치를 실시간 영상으로 획득하고 나노입자를 사용자 상호작용을 통해서 원하는위치로 이동시킬 수 있는 통합 내비게이션 기술을 세계 최초로 구현 하는데 성공했다.

자기입자영상 기술은 필립스(Philips) 연구소가 2005년에 최초로 개발하여2010년 초반에 상용화된 차세대 의료영상장치로, 신체 내 나노입자 위치를 실시간으로 파악할 수 있는 나노입자에 대한 3차원 GPS(Global Positioning System) 기능을 제공하는 의료영상시스템이다.

MPI 장치는 3차원 공간상에서 자기장제외영역(Field Free Point, FFP)을 생성시켜 나노입자가 무선자장(excitation field)에 대한 신호를 출력하도록 하고 이 신호를 측정하여 나노입자의 3차원 분포 영상을 획득할 수 있게 한다.

본 연구에서는 실시간(2Hz) MPI 영상획득 및 사용자 주도 가상 FFP 조작(컴퓨터 마우스 혹은 조이스틱을 통한)을 특징으로 하는 직관적인 MPI 기반 내비게이션 플랫폼을 사용하여무리화된 나노입자의 궤적을 사용자 상호작용으로 직접적으로 제어 또는 나노입자를 모니터링하여 나노입자의 위치를 조정할 수 있음을 확인하였다.

특히 MPI 기반 내비게이션 플랫폼을 통해 사용자는 실시간 시각적 피드백으로 나노입자를 효과적으로 안내하여 표적약물전달 등에 적용될 수 있도록 하였다. 자기력 방향과 크기는 FFP의 위치를 조정하여 제어 할 수 있으며 MPI와 결합하면 자기입자 궤적을 제어하고 추적하는 데 사용할 수 있다.

윤정원 교수는 “현재 수십억 원에 판매되는 차세대 의료영상장치인 MPI 장치를 국내 기술로 개발하여 인체 내 주입된 나노입자의 이동을 제어하는 동시에 실시간으로 나노입자를 모니터링 할 수 있어 나노입자를 이용한 치료 효과를 향상시킬 수 있도록 하였다”면서 “향후 표적약물전달 등 인체 내 표적화를 위한 자동 제어가 어려운 의료 분야에 적용하여 새로운 약물표적시스템 의료기기 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부 로봇산업핵심기술개발사업 및 과학기술 정보통신부 휴먼플러스융합연구개발 챌린지사업, 보건복지부 마이크로의료 로봇 실용화 기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 계측분야에서 세계적으로 가장 권위 있는 학술지인 IEEE(국제전기전자기술자협회) Transactions on Industrial Electronics(산업전자학술지, Impact Factor: 7.515, JCR 상위 2% 이내)에 11월 24일자 온라인 판에 게재됐다. 

베타뉴스 방계홍 기자 (chunsapan2@naver.com)
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