▲ 3차원 장시간, 저강도 광역동치료 시스템 개요 / 3차원 장시간, 저강도 광역동치료 시스템이 췌장 표면에 부착되어 안정적,지속적으로 빛을 전달한다. 3차원 시스템은 췌장 부착 전 2차원 형태를 유지하다가 췌장의 형태에 따라 3차원으로 변형한다. 이 시스템은 생체 내에서 4주 동안 박리없이 안정적인 밀착을 유지했으며 췌장 종양의 크기를 64% 감소시켰다.(그림 및 설명=KAIST)   © 특허뉴스

진단이 어렵고 치료 성공률이 낮아 ‘암 중의 암’으로 불리는 췌장암을 정밀하게 타격하는 혁신적 치료 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. KAIST와 UNIST 공동연구팀이 췌장 전체를 감싸듯 밀착되는 ‘문어 다리형 3차원 마이크로 LED’ 장치를 통해 암세포만 선택적으로 제거하는 데 성공했다.

KAIST는 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 UNIST 권태혁 교수 연구팀과 함께, 췌장 표면에 직접 부착돼 빛을 고르게 전달하는 3D 마이크로 LED 기반 광치료 장치를 개발했다고 밝혔다. 이 장치는 기존 광치료가 가진 ‘깊은 장기까지 빛 전달이 어렵다’는 한계를 극복한 것이 특징이다.

췌장암은 진행 단계에 접어들면 종양 주변에 단단한 섬유성 방어막인 종양 미세환경이 형성돼 수술은 물론 항암제와 면역세포 접근까지 차단한다. 이에 암세포에만 반응하는 광감각제에 빛을 쏘아 암 조직을 제거하는 광역동치료가 대안으로 주목받아 왔지만, 기존 레이저 방식은 췌장처럼 깊은 장기에 적용하기 어렵고 정상 조직 손상 위험이 컸다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 문어 다리처럼 자유롭게 휘어지는 초유연 3차원 마이크로 LED 구조를 설계했다. 이 장치는 췌장 형태에 맞춰 스스로 감싸듯 밀착되며, 강한 빛 대신 약한 빛을 장시간·균일하게 조사해 정상 조직 손상은 최소화하고 암세포만 정밀하게 제거한다.

실험 결과는 주목할 만하다. 살아 있는 쥐 모델에 적용한 결과, 단 3일 만에 종양 섬유조직이 64% 감소했고, 손상됐던 췌장 조직이 정상 구조로 회복되는 효과가 확인됐다. 이는 췌장암 치료의 최대 난제로 꼽히는 종양 미세환경을 직접 제거할 수 있음을 입증한 성과다.

UNIST 권태혁 교수는 “이번 연구는 광치료가 깊은 장기에는 적용하기 어렵다는 기존 한계를 뛰어넘은 사례”라며 “난치암을 대상으로 한 면역 기반 치료 전략 확장의 중요한 전환점이 될 것”이라고 평가했다. 

KAIST 이건재 교수도 “췌장암 치료의 가장 큰 장벽을 정면으로 돌파한 새로운 광치료 패러다임”이라며 “AI 기반으로 종양 상태를 실시간 분석해 맞춤형 치료가 가능한 플랫폼으로 발전시키고, 임상 및 상용화를 위한 협력을 추진할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 메터리얼즈(Advanced Materials) 12월 10일 자 표지논문으로 게재되며, 학문적·기술적 혁신성을 동시에 인정받았다.

논문명은 Deeply Implantable, Shape-Morphing, 3D MicroLEDs for Pancreatic Cancer Therapy이다.