국내 연구진이 자기공명영상장치(MRI)의 활용도를 높일 기술들을 잇따라 개발했다.

4일 업계에 따르면 국내에서 MRI를 활용해 비알코올성 지방간염 진행 모니터링·진단 기술, 체내 지방 측정 정확성 높일 표준물질, 안정적 MRI 촬영 가능한 신소재 이식형 장치 등의 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 전상용·바이오및뇌공학과 박성홍 교수팀은 최근 활성산소에 반응해 MRI 신호가 증강되는 MRI 조영제와 새로운 영상해석기법을 활용한 비알코올성 지방간염 진단 기술을 개발했다.

연구팀은 간 내 활성산소량 변화에 반응해 MRI 신호를 강화할 수 있는 망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자를 개발, 이를 활용해 비알코올성 지방간염의 진행 상태를 정밀하게 추적할 수 있는 기술을 연구했다.

망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자는 간 내 활성산소 증가에 따라 MRI 신호를 증폭했고, '유사 3-구획 모델'을 통해 한 번의 MRI 촬영으로 비알코올성 지방간염의 진행 정도를 알 수 있었다.

이를 이용하면 비알코올성 지방간염의 초기 단계부터 간경화에 이르기까지 간 질환의 진행 상태를 연속적으로 모니터링할 수 있다.

연구팀은 다양한 실험을 통해 망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자가 간 질환 모델 마우스에서 활성산소량의 변화에 민감하게 반응해 MRI 신호의 강도를 조절하는 것을 확인했다.

연구팀은 간 질환의 진행 상태를 정밀하게 파악할 수 있게 해 환자 개개인에 맞춘 맞춤형 치료 전략 수립에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 최근 MRI, CT 등 의료영상기기 측정값의 유효성을 평가하고 진단 결과 신뢰성을 높일 표준물질을 개발했다.

이 물질은 물과 지방을 혼합해 만든 유화 표준물질이다.

의료영상기기의 성능을 평가·분석·조정하기 위한 도구인 팬텀(phantom)에 삽입, 적용하면 지방량 측정 때 기준으로 활용할 수 있다. 표준물질 내 수분을 분석해 지방량을 산출하는 원리다.

MRI 등의 의료영상기기는 침습적 방식인 조직검사와 달리 비침습적인 방식으로 체내 지방량을 평가할 수 있어 지방간 등 만성질환 진단에 활용도가 높다.

문제는 의료영상기기의 지방량 측정값이 병원별, 제조사별, 모델별로 제각각임에도 이를 보정할 기준이 없어 의사의 경험과 감각에 의존해 진단을 내려야 한다는 점이다.

연구팀은 개발된 표준물질은 측정값에 영향을 주는 계면활성제 등 첨가물을 넣지 않아 지방량을 정확히 측정할 수 있고 안정성과 균질성이 뛰어나다고 설명했다.

연세대학교 의과대학 생리학교실 차명훈 교수는 최근 공과대학 전기전자공학부 유기준 교수와 함께 높은 전기전도성으로 전기적 신경조절이 가능하면서도 MRI 촬영 시 안전성을 높인 새로운 PEDOT:PSS(유기 반도체 물질) 소재의 MRI-compatible PEDOT를 개발했다.

연구팀은 전기적 신경조절이 가능하면서 MRI에서도 안정적 촬영이 가능한 이식형 장치를 개발했다.

전기가 흐르는 생체친화적 고분자 소재 'PEDOT:PSS'를 이용했다.

소재가 가진 낮은 전기전도성을 문제를 해결하기 위해 PEDOT:PSS에 화합물 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 특수 처리해 반도체 공정 수준의 미세한 전도성 생체전극(MRI-compatible PEDOT)을 개발했다.

연구팀은 MRI-compatible PEDOT의 안정성 검증을 위해 MRI 시험 테스트를 진행했다.

기존 전극의 경우 MRI와 같은 고자기장 의료환경에서 불안정성으로 이미지 변성이 일어나 결과물 확인이 어려웠던 반면 MRI-compatible PEDOT은 선명한 결과물을 보이며 안정적 사용이 가능했다.

연구팀은 또 동물모델에서 MRI-compatible PEDOT이 뇌피질 전기자극을 통해 즉각적이고 효과적인 신경조절이 가능함은 물론 뇌의 미세한 활성 신호를 감지하는 데에도 뛰어난 적합성을 보이는 것을 확인했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 기존 신경 임플란트 환자의 의료 영상 촬영 시 발생할 수 있는 잠재적 위험을 제거함은 물론 신경조절 치료의 가능성을 확인할 수 있었기에 해당 기술은 파킨슨과 뇌졸중 등 신경퇴행성 질환 치료에도 사용될 수 있을 것으로 기대했다.