△ 의료기기 분야에서 LED 활용도가 늘고 있다.

국내에서 발광다이오드(LED)를 활용한 의료기기 개발 연구가 빛을 발하고 있다.

5일 업계 등에 따르면 최근 국내에서 피부 노화를 억제하고 모발 성장을 촉진하며 두피와 모발에 미치는 영향을 높일 수 있는 LED 기술을 개발해 상용화에 가속도를 붙일 수 있을 것으로 보인다.

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 이건재 교수팀은 최근 3770개의 마이크로 LED와 광 확산층(광원이 방출하는 빛을 고르게 분산시켜 균일한 발광을 유도하는 층)을 활용해 면 발광 방식의 유연한 LED 마스크를 개발했다.

연구팀에 따르면 최근 주름·처짐·탄력 저하 등 피부 노화 문제에 대응해 비침습적 방식의 웨어러블 LED 마스크가 주목받아왔으나 기존 제품이 딱딱한 구조와 점 발광(점으로 보이는 발광 형태) 방식으로 인해 광손실이 발생, 치료용 빛이 진피층까지 균일하게 전달되지 못하는 한계가 있다.

연구팀은 유연한 기판에 3차원 종이접기 구조를 적용, 얼굴의 굴곡과 돌출된 부분에 완벽하게 밀착할 수 있도록 설계했다.

이를 통해 1.5㎜ 깊이 진피까지 빛을 균일하게 전달함으로써 진피 내 미토콘드리아를 자극하고 콜라겐과 탄력 섬유 합성을 촉진해 피부 재생을 유도할 수 있다.

연구팀은 피부 탄력·주름·처짐·모공 등 8가지 모든 피부 노화 지표에서 탁월한 개선 효과를 확인했다.

33명의 피시험자를 대상으로 한 대학병원 임상시험에서 기존 LED 마스크 대비 진피층의 피부 탄력이 3.4배 향상되는 통계학적으로 유의미한 효과를 얻었다.

가천대 전용민·권상직·조의식 교수팀은 최근 플라스틱 필름 제조업체 이노큐디, 충북대 권정현 교수팀과 함께 고출력 의료용 웨어러블 양자점(QD, Quantum Dot·수 나노미터 크기 반도체 입자) 유기발광다이오드(OLED) 패치를 개발했다.

QD-OLED는 입자 크기에 따라 색깔이 다양하게 나타나는 작은 반도체 입자를 말한다. 기존 발광다이오드(LED)보다 다양한 색의 빛을 낼 수 있다.

최근 인체에 부착해 실시간 질병 진단과 치료에 활용할 수 있는 웨어러블 OLED 기술이 헬스케어 분야에서 주목받고 있다.

저전압에도 높은 출력을 확보할 수 있어야 하고 파장을 자유롭게 바꿀 수 있어야 하지만, 기존 OLED 기술은 고출력과 실시간 파장 변화가 어려워 전자약(전자기적 구동을 통해 질병을 치료하는 장치)에는 적용하기 어려웠다.

연구팀은 OLED를 한 픽셀에 병렬로 쌓아 올려 저전압에서도 고출력을 낼 수 있는 청색광 OLED를 개발했다.

이어 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하게 밀봉해 제품 수명을 높일 수 있는 봉지막 공정을 적용, 이를 양자점 필름의 발광 부위에 부착해 광변환 효율을 높였다.

개발한 QD-OLED 패치를 모발 성장에 중요한 역할을 하는 모유두(毛乳頭) 세포에 쪼인 결과 세포가 23% 이상 증식한 것으로 나타났다.

연구팀은 QD-OLED를 웨어러블 전자약으로 개발한 것은 처음으로 전자약, 센서, 광의학 등 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

아이엘사이언스는 최근 남부대, 대한피부과학연구소와 함께 실리콘렌즈가 적용된 발광 다이오드·미세전류 자극이 두피와 모발에 미치는 영향에 대한 기술적 효과를 입증했다.

해당 연구에서는 △40~630㎚에서 파장을 방출하는 실리콘렌즈가 적용된 발광 다이오드 △근적외선을 이용한 복합 광선 △10~50㎐의 주파수 0.1~1.2㎃ 미세전류 자극 시 두피와 모발에 나타나는 효과를 비교 조사했다.

연구진은 임상대상자 60명이두피케어 기기를 4주 동안 1일 20분씩 두피 부위에 착용하도록 한 후 다양한 지표의 변화를 살펴봤다. 

일부 지표군에서 두피탄력, 두피민감도, 모발윤기, 모발인장강도, 모발 굵기, 모발 탈락 수, 미세혈류량 등의 개선을 보였다. 이를 통해 발광다이오드와 미세전류의 동시 자극으로 혈류량과 두피와 모발 지표가 개선되는 것을 확인했다.

아이엘사이언스는 실리콘 렌즈의 우수한 특성을 활용하고 의료기기 등의 시장이 확대될 것으로 내다봤다.

강찬우 기자ehealth@e-healthnews.com