[지금은 과학] 입는 OLED로 소아 황달 치료한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 입는 유기 발광 다이오드(OLED)로 소아 황달을 치료할 수 있는 기술을 내놓았다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 실제 직물 기반의 웨어러블 청색 OLED를 개발하고, 황달 질환을 앓는 신생아의 혈청에서 청색 OLED 광원에 의한 빌리루빈 감소로 인한 황달 치료 효과를 확인했다고 22일 발표했다.

빌리루빈은 혈액에서 산소를 공급해주는 적혈구가 수명을 다해 분해된 결과물로 보통 간에 의해 해독되고 담즙으로 배설된다. 혈장 내 빌리루빈의 농도가 올라가면 피부와 눈의 흰자위가 누런색을 띠는 황달 증상이 나타난다. 신생아는 수명이 짧은 적혈구를 갖고 있는데 간 대사가 미숙해 빌리루빈을 많이 생산한다.

신생아의 황달 치료는 광선 요법, 약물 투여, 교환 수혈 등 다양한 방법으로 시행된다. 이 중 광선 요법은 체내에 축적된 빌리루빈을 빛에 노출해 변형시켜 체외로 방출하는 안전하고 효과적 치료 방법이다. 대부분의 신생아 황달은 광선 요법으로 치료할 수 있어 가장 널리 활용되고 있다.

병원에서는 신생아의 혈액 내 빌리루빈 농도가 치료 범위를 초과하면 신생아를 신생아 집중치료실(NICU)에 입원시켜 인큐베이터의 스탠드에 장착된 청색 LED의 빛으로 치료한다.

이 방법은 신생아 황달 증상을 완화하는 데 매우 효과적인데 신생아를 부모로부터 격리하고 치료하는 동안 모유 수유 중단, 청색광에 의한 망막 손상 방지를 위해 신생아의 눈은 반드시 눈가리개로 완전히 가려야 하는 등의 문제가 있다. 더불어 기존에는 LED 기반 설치형 플랫폼이 사용돼 웨어러블 치료 적용에 한계가 있었다.

최경철 교수 연구팀은 황달 치료에 470nm(나노미터) 파장의 고출력 고신뢰성의 청색 OLED를 사람이 착용 가능한 직물 위에 구현했다. 직물과 같은 높은 유연성을 유지하는 옷 OLED 소아 황달 치료 플랫폼을 개발했다.

직물 기반의 청색 OLED는 4V 미만의 저전압에서도 황달치료에 충분한 출력을 확보했을 뿐만 아니라 100시간 이상의 구동 수명, 35℃ 미만의 낮은 구동 온도, 물세탁 신뢰성, 2mm(밀리미터) 수준의 낮은 곡률 반경에서 1천회 이상을 견디는 유연성 등의 신뢰성을 확보할 수 있었다.

이번 연구에서 470nm 파장을 갖는 청색 OLED를 신생아의 혈청에 조사했을 때 3시간 이내에 황달 치료가 완료됐다고 판단되는 빌리루빈 수치(12 mg/dL)에 도달했다.

공동 제1 저자인 최승엽 박사는 “이번 연구를 통해 실제 신생아가 착용해 황달 치료가 가능한 성능과 신뢰성을 갖는 섬유 기반의 청색 OLED 개발에 성공했다ˮ며 “설치형 LED 치료기기의 단점을 보완하며 더욱 균일한 효과를 기대할 수 있는 웨어러블 황달 치료 기술이 상용화될 수 있는 기반을 마련했다ˮ고 말했다.

이번 연구(논문명: Wearable Photomedicine for Neonatal Jaundice Treatment using Blue Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs): Toward Textile-based Wearable Phototherapeutics)는 첨단 과학기술 분야의 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 10월 30일 실렸다.