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[IT뉴스]“암조직·혈관·림프절, 더 오래 본다”…차세대 ‘근적외선 형광염료’ 개발

온카뱅크관리자

2026-07-19 13:37:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 화학연, 고분자 구조 재설계해 광안정성 높인 형광체 개발 기존 소재 대비 4배 형광효율 향상, 독성 없고 빠른 조직 침투 암수술, 림프절 탐색, 혈관조영 등 다양한 진단·치료에 활용 
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 <img alt="근적외선 형광염료의 광안정성을 높인 KR-NIR-P 기술 개념도. 화학연 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133709325rnwy.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="PetEaEAiW8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133709325rnwy.jpg" width="658">
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 근적외선 형광염료의 광안정성을 높인 KR-NIR-P 기술 개념도. 화학연 제공.
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 암, 림프절 등 위치 확인용 근적외선 의료영상에 쓰이는 형광염료가 빛을 받으면 빠르게 흐려지던 문제를 개선했다. 암의 전이 경로인 림프절을 실시간으로 추적하는 데 활용할 수 있을 것이라는 기대다.
 암 수술과 림프절 탐색 등 생체 조직의 위치를 확인하는 데 쓰이는 근적외선 의료영상의 형광염료의 광안정성 한계를 개선할 수 있는 기술이 나왔다.
 형광염료가 빛을 받으면 빠르게 흐려지던 문제를 극복한 것으로, 기존 대비 4배 높은 형광 효율과 부작용 없이 수술과 혈관 조영, 영상 진단 등에 활용할 수 있을 전망이다. 
 한국화학연구원은 박영일·남상환 박사팀이 박성진 미국 조지아 공대 교수팀과 함께 근적외선 형광염료인 ‘인도시아닌 그린’(ICG)을 고분자 구조로 재설계해 광안정성을 높인 형광체를 개발했다고 19일 밝혔다.
 근적외선(NIR) 의료 영상은 가시광선보다 인체 조직을 깊이 통과하는 근적외선(약 650∼900 나노미터 파장)에 형광염료를 결합해 수㎝ 깊이의 생체조직까지 영상화할 수 있어 진단과 정밀 수술 등에 쓰인다.
 현재 세계적으로 유일하게 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 근적외선 형광 염료는 인도시아닌 그린(ICG)이다. 1959년 FDA 승인 이후 60년 넘게 유방암 림프절 추적, 간암 절제, 담관 시각화 등에 활용돼 왔다. 
 하지만 ICG는 빛을 받으면 형광이 금방 흐려지는 ‘광 표백’ 문제로 인해 장시간이 소요되는 수술 시 정확도가 떨어지는 문제가 있었다. 
 이를 위해 미세입자 캡슐이나 나노구조체로 감싸 해결하기 위한 시도가 있었으나, 제조 공정이 복잡하고 형광물질이 새어 나오는 문제가 있어 상용화에 어려움을 겪었다.
 연구팀은 ICG 분자를 보호용 나노입자에 넣는 대신 형광물질 자체를 고분자로 중합해 새로운 근적외선 형광체 ‘KR-NIR-P’를 개발했다. 고분자 골격이 주변 산소 접근을 차단해 빛을 받아도 오래 동안 형광을 유지한다.
 또 고분자 구조가 분자들의 무분별한 응집을 막아 형광이 흐려지는 광표백을 서서히 늦출 수 있다.
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 <img alt="연구성과를 표지논문으로 게재한 국제 학술지. 화학연 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133710685xkdi.png" data-org-width="495" dmcf-mid="QQx1Y1XSS4" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133710685xkdi.png" width="658">
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 연구성과를 표지논문으로 게재한 국제 학술지. 화학연 제공.
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 연구팀은 785나노미터 파장의 근적외선 레이저를 KR-NIR-P에 200초 가량 노출시킨 후에 형광이 66% 유지됐다. 반면 기존 IGC는 50초 이내 형광이 40% 수준으로 급감했다. 광안정성이 기존 소재 대비 4배 이상 향상된 것이다.
 세포 독성 실험에서도 자궁경부암과 구강 편평암 세포 등 암세포와 정상 세포 모두에서 20 마이크로몰(µM) 농도까지 세포 생존율이 90% 이상을 유지해 높은 생체 적합성을 보였다.
 세포사멸과 관련된 주요 단백질 변화도 기존 ICG와 큰 차이가 없어 세포 독성을 유발하지 않는 것을 나타났다.
 실제 종양과 유사한 인공 세포 덩어리인 3차원 종양 스페로이드에 넣었을 때, KR-NIR-P가 깊은 층까지 균일하게 침투됐고, 실험쥐 생체 실험에서는 발바닥 피하 주사 후 2시간 만에 림프절에서 형광이 검출됐다. 24시간 후에는 더 많은 형광이 축적됐다.
 이는 암 전이 경로인 림프절을 실시간으로 추적하는 데 활용할 수 있음을 보여준 것이라고 연구팀은 평가했다.
 박영일 화학연 박사는 “고분자화라는 합성 전략이 ICG외 다른 형광염료에도 적용할 수 있음을 보여준 연구”라며 “앞으로 독성 평가와 약동학 연구 등 임상 전 단계 연구를 통해 안전성과 유효성을 입증하는 연구를 이어가겠다”고 말했다.
 연구결과는 나노·마이크로 소재 분야 국제 학술지 ‘스몰’ 지난달 표지 논문으로 실렸다.
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 <img alt="남상환(오쪽부터) 화학연 책임연구원, 박영일 책임연구원, 최민석 연구원. 화학연 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133711989zwpj.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="xCUskswaWf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/19/dt/20260719133711989zwpj.jpg" width="658">
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 남상환(오쪽부터) 화학연 책임연구원, 박영일 책임연구원, 최민석 연구원. 화학연 제공.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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