▲ 모발 증식 및 심박수 측정용 고유연 QD-OLED 패치 플랫폼 / 본 그림은 사람에게 QD-OLED 패치 플랫폼이 적용되었을 경우에 대한 개략적인 그림 및 그래프를 의미 함. 사람에게 부착되어 사용되는 QD-OLED 패치를 이용해 모발 세포의 증식을 유도하거나, 심박을 측정하는 기능이 표현 되었음.(그림 및 설명=한국연구재단)  © 특허뉴스

탈모에 새로운 해결책이 등장했다. 피부에 부착하면 모발 증식 효과를 내고 심박수까지 실시간으로 측정할 수 있는 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED) 패치가 세계 최초로 개발되었다. 이번 기술은 가천대학교 전용민, 권상직, 조의식 교수 연구팀이 주도하고, 충북대학교 권정현 교수팀과 기업 이노큐디의 협력으로 개발되었다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 이루어졌으며, QD-OLED가 웨어러블 전자약으로 개발된 것은 처음이다.

양자점(QD, Quantum Dot)은 입자 크기에 따라 다양한 색깔을 띠는 반도체 나노입자다. 이러한 특성을 활용해 기존 LED보다 다채로운 색상의 빛을 구현할 수 있으며, 디스플레이 분야에서 주로 사용된다. QD-OLED는 기존 OLED의 성능을 높여 고출력의 근적외선을 방출할 수 있어 헬스케어 분야에도 잠재력이 크다.

연구팀은 이번 연구를 통해 고출력, 실시간 파장 변환이 가능한 QD-OLED 패치를 개발했다. 이 패치는 인체에 부착되어 실시간 진단과 치료를 제공할 수 있는 웨어러블 전자약의 새로운 가능성을 제시한다. 기존 OLED 기술은 고출력과 실시간 파장 변화가 어려워 의료용으로는 한계가 있었다. 하지만 이번 QD-OLED 패치는 낮은 전압에서도 높은 출력을 유지하고 자유로운 파장 변환이 가능해 다양한 헬스케어 및 치료용 기기로의 확장이 기대된다.

연구팀은 고출력의 청색광을 방출할 수 있는 병렬 적층형 청색광 OLED를 개발했다. 이는 기존의 단층 청색광 OLED보다 435% 향상된 성능을 보여주었다. 또한, 다기능성 봉지막 필름을 적용해 OLED의 수명을 연장시키고 양자점의 광변환 효율을 극대화했다. 이 필름은 나노적층화 기술을 통해 수분과 산소로부터 OLED를 보호하며, 청색광 반사를 통해 최대 68%의 광변환 효율을 달성했다.

특히 이번 연구에서 개발된 QD-OLED 패치를 모유두세포에 부착한 결과, 최대 23%의 모발 증식 효과가 확인되었다. 이는 탈모 치료에 있어 획기적인 성과로 평가된다. 또한, 패치를 이용해 실시간으로 심박수를 측정할 수 있음을 검증했으며, 이는 심장 모니터링 등 다양한 의료적 활용 가능성을 시사한다.

전용민 교수는 “이번 연구를 통해 상용화 수준의 고출력, 고신뢰성 QD-OLED 패치 기술을 확보했다”며, “향후 웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 전자약, 센서, 광의학 등 다양한 분야에서 활용될 것”이라고 밝혔다. 이 기술은 전자약으로서 탈모 치료와 실시간 모니터링을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 광의학을 이용한 질병 치료와 진단에도 활용될 수 있어 의료기기의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.

이 연구성과는 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 2024년 9월 25일 게재되었다.

논문명은 Wearable quantum dots organic light-emitting diodes patch for high-power near infra-red photomedicene with real-time wavelength control 이다.