몸속 나노입자를 원하는대로 조종해 영상촬영

GIST 윤정원 교수, 방사능 없는 의료영상장비 시스템 개발

MPI 장치는 자기장제외영역(FFP)을 생성시키고 FFP 내에 진입한 나노입자의 자화를 해제시켜, 나노입자 무선신호에 의해서 발생된 출력신호를 측정하는 방법으로 나노입자 분포영상을 획득한다. FFP의 주변은 일정한 형태의 경사자기장을 형성시켜 FFP 외부에 존재하는 나노입자들을 밀어낸다. 따라서, 컴퓨터 마우스(혹은 조이스틱) 등의 사용자 입력 장치를 통해 FFP 위치를 조절할 수 있도록 해 나노입자를 모니터링하거나 나노입자의 위치를 직접적으로 조정할 수 있다. GIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 방사선 없이도 사용 가능한 의료영상장비를 개발하고 나노입자로 된 약물이 원하는 곳으로 이동시킬 수 있는 기술을 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 융합기술학제학부 윤정원 교수팀이 자성나노입자를 추적자로 사용해 고분해 생체영상을 고속으로 획득할 수 있는 자기입자영상(MPI)장치를 개발하고, 조이스틱으로 나노입자를 이동 시킬 수 있는 나노입자 직관적 내비게이션 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구진은 MPI 영상 장치를 이용해 나노입자의 농도 및 위치를 실시간 영상촬영이 가능하고 나노입자를 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 통합 내비게이션 기술을 세계 최초로 구현 하는데 성공했다.

자기입자영상 기술은 필립스 연구소가 2005년에 최초로 개발해 2010년 초반에 상용화된 차세대 의료영상장치다. 신체 내 나노입자 위치를 실시간으로 파악할 수 있는 나노입자에 대한 3차원 GPS 기능을 제공하는 의료영상시스템이다.

MPI 장치는 3차원 공간상에서 자기장제외영역(FFP)을 생성시켜 나노입자가 무선자장에 대한 신호를 출력하도록 하고 이 신호를 측정해 나노입자의 3차원 분포 영상을 획득할 수 있게 한다.

연구진은 실시간(2Hz) MPI 영상획득과 MPI 기반 내비게이션 플랫폼을 사용해 무리화된 나노입자의 궤적을 사용자 상호작용으로 직접적으로 제어 또는 나노입자를 모니터링해 나노입자의 위치를 조정했다.

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

왼쪽 이미지는 MPI영상이고 오른쪽 이미지는 MPI영상과 비교하기 위해 카메라영상에서 가져온 것으로 컴퓨터 마우스는 가상의 자기장제외영역(FFP) 위치를 결정하는 데 사용되며 왼쪽 마우스 버튼은 가상 FFP의 활성화 상태를 결정한다. 비활성화(빨간색)의 경우 MPI모니터링 모드로 선택되고, 활성화(초록색)의 경우 자성나노입자에 자기력을 생성한다. 원하는 궤적을 추적하는 동안 사용자는 MPI영상만 사용해 자기력 방향을 만들어냈고, 카메라 영상은 실험이 끝난 후 궤적을 비교하는 데 사용됐다. GIST 제공

윤정원 교수는 "현재 수십억 원에 판매되는 차세대 의료영상장치인 MPI 장치를 국내 기술로 개발해 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 연구결과는 계측분야에서 세계적으로 가장 권위 있는 학술지인 국제전기전자기술자협회(IEEE) '산업전자학술지'에 11월 24일자 온라인 판에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자