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방사성 물질 없이 종양 찾는 장비 나왔다

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방사성 물질 없이 종양 찾는 장비 나왔다

2019.11.21 15:21
실험용 쥐에 투여한 나노 입자의 위치(사진 왼쪽)과 X-ray (사진 오른쪽)에 정합하여 정확한 위치 확인 가능
한국전자통신연구원(ETRI) 연구팀이 개발한 ETRI-MPI로 체내에 자성 나노 입자를 주입한 쥐를 촬영한 사진(왼쪽). 종양이 어디에 있는지 위치를 알 수 있다. X선 촬영한 이미지와 결합하면 훨씬 더 정확하게 종양 부위를 확인할 수 있다(오른쪽). ETRI 제공

국내 연구팀이 방사성 물질을 투여하지 않고도 종양을 찾아내는 기술을 개발했다. 

 

한국전자통신연구원(ETRI)은 홍효봉 지능로봇연구실 책임연구원 연구팀이 산화철(Fe3O4) 나노 자성입자를 이용해 체내에서 종양의 정확한 위치를 찾아내는 장비 '나노 자성 입자 기반 영상 시스템(ETRI-MPI)'을 개발했다. 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'에 게재될 예정이다. 

 

지금까지 체내에서 종양 등 질병이 발생한 부위(병변)을 찾는 데 X선 촬영장비, 자기공명영상(MRI) 장치, 양전자단층촬영(PET) 장치 등 세 가지 장비가 주로 사용됐다. X선 촬영 장비는 뼈와 근육 등 골격을 촬영해 골절 부위 등을 찾는 데 쓰이고, MRI는 인체의 자기적 성질을 측정해 종양 같은 병변을 찾아낸다. 종양을 가장 정확하게 찾아내는 장비는 PET다. PET는 방사성 물질인 추적자를 마시거나 주사한 뒤, 체내에서 방사성 물질의 위치를 찾아 종양을 추적한다. 하지만 방사성 물질을 사용하는 만큼 방사선 피폭 문제가 있다. 검사를 하다가 오히려 암 발생 요인인 방사선에 노출될 위험이 높아지기 때문이다. 

 

홍효봉 책임연구원 연구팀은 인체에 무해하고 자성을 띠는 산화철을 이용해 체내에서 자기장으로 병변의 위치를 찾는 기술을 개발했다. 질병(항원)을 찾을 수 있는 항체를 산화철 나노 입자에 코팅한 다음 체내에 주입하면 나노 입자들이 병변으로 이동해 붙는다.

 

이후 ETRI-MPI로 나노 입자가 발생하는 신호를 확보해 3차원 공간정보와 결합해 영상화하면 병변의 정확한 위치를 알 수 있다. X선 촬영과 MRI를 병행하면 병변 위치를 훨씬 더 정확하게 알 수 있다. 
 
연구팀은 실험용 쥐에게 산화철 나노 입자를 주입한 뒤 ETRI-MPI로 촬영했다. 그리고 X선 촬영 이미지와 결합해, 나노 입자의 정확한 위치를 확인하는 데 성공했다. 

 

자성을 지닌 나노 입자로 체내를 관찰하는 기술은 2000년대 초부터 전 세계에서 개발돼 왔다. 하지만 실제로 성공한 곳은 필립스와 마그네틱 인사이트 등 두 곳 뿐이다. 이들 업체에서 개발한 장비는 수천 Wh나 되는 전력이 필요하며, 이에 따라 많은 열이 발생해 열을 식히는 거대한 냉각 시스템이 필요하다. 장비 가격도 매우 비싸다.

 

ETRI 연구팀이 독자적으로 개발한 ETRI-MPI는 이 장비들에 비해 소모 전력량이 100분의 1로 적어, 거대한 냉각장치가 필요없다. 제작 비용도 기존 장비들에 비해 20분의 1로 저렴하다. 

 

홍 책임연구원은 "나노 입자에 어떤 항체를 붙이느냐에 따라 다양한 질병을 진단할 수 있다"며 "향후 이 기술을 연구용 장비 업체에 이전해 실제 임상에서 사람의 질병을 진단하고 치료까지 가능한 장비를 개발할 예정"이라고 밝혔다. 연구팀은 상용화 시점을 7년 이내로 보고 있다.

 

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