국내 연구팀이 고강도 초음파로 외과적 수술 없이 종양이나 암조직을 제거하는 원리를 밝혀냈다. 이 연구의 성공으로 향후 암수술에 새로운 기술로 발전될 시기를 앞당겼다. 또한 지속적인 지원과 연구를 통해서 향후 항암면역치료와 세포이식술 분야 등에도 사용 될 수 있는 기술로 발전 될 수 있다.
한국과학기술연구원(KIST)은 22일 바이오닉스연구단 박기주, 김형민 박사팀이 영국 런던대학교 기계공학과 사파리(Saffari) 교수팀과 공동 연구를 통해 이 원리를 밝혀냈다고 발표했다.
공동 연구팀은 강력한 초음파 영역에서 발생하는 음향 공동현상(기포가 압력 변화에 따라 진동 및 붕괴하는 현상)을 예측하는 수학적 모델을 개발했다.
대기압의 수백 배에 달하는 수십 메가파스칼(MPa)의 압력 세기를 갖는 고강도집속초음파는 1000분의 1초 남짓한 짧은 시간에 초점 부위의 온도를 끓는점까지 올릴 수 있다. 이때 초점에서 발생한 수증기 기포의 운동에너지를 이용하면 주변 세포 조직을 제거할 수 있다. 이런 원리를 이용한 다양한 의료기술이 연구되고 있지만 아직 관련 현상을 완벽하게 설명하는 메커니즘은 밝혀지지 않았다.
KIST 연구팀은 정확도를 검증하기 위해 수학적 모델을 이용해 예측한 값과 초고속카메라 촬영 결과를 동일조건에서 비교 분석했다. 그 결과, 기포의 운동에 의해 발생하는 강도는 연조직을 파괴할 만큼 강하지만 혈관이 파괴될 수 있는 강도 보다는 약하다는 것을 밝혀냈다. 이는 고강도 집속초음파의 연조직 제거효과의 메커니즘을 규명하는 것뿐만 아니라, 기포의 운동 변화 및 강도를 조절하면 원하는 세포조직만을 선택적으로 제거 할 수 있는 가능성을 제시한 것이다.
KIST 박기주 박사는 "이 연구는 초음파로 연조직 제거 메커니즘을 학계 최초로 규명한 것"이라고 설명했다. 그는 "수학적 모델링 기법으로 최적화된 초음파 조사조건을 찾으면 외과적 수술 없이도 종양치료 및 특정 세포만을 선택해 제거하는 것이 가능하다"고 전망했다. KIST 김형민 박사는 "지속적인 연구를 통해 향후 항암면역치료와 세포이식술 분야 등에도 활용되는 기술로 발전하길 기대한다."고 말했다. 연구결과는 'Ultrasonics Sonochemistry'에 최신호에 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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