▲ OLED 패치를 이용한 광-약물 복합 치료 모식도(그림=KAIST)  © 특허뉴스

빛의 세기에 따라 약물 방출량이 자동으로 조절되는 ‘스마트 치료 패치’가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 단순한 상처 치료를 넘어, 환자 상태에 맞춰 스스로 반응하는 차세대 맞춤형 치료 기술로 주목된다.

KAIST 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀은 한국세라믹기술원, 충북대학교와의 공동연구를 통해 OLED(유기발광다이오드)와 약물전달시스템을 결합한 ‘자가조절형 상처 치료 패치’를 개발했다고 밝혔다. 연구 성과는 국제학술지 Materials Horizons에 게재되며 표지논문으로도 선정됐다.

기존 치료 방식은 연고 사용 시 과다 투여에 따른 부작용 우려가 있고, 빛을 활용한 광생물변조(PBM) 치료 역시 적정량을 넘기면 효과가 감소하는 한계가 있었다. 치료 강도를 정밀하게 조절하기 어렵다는 점이 공통된 문제였다.

연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 ‘빛이 약을 조절하는’ 새로운 개념을 도입했다. 빛을 조사하면 체내에서 생성되는 활성산소종(ROS)이 나노입자를 자극해 약물이 방출되는 구조를 설계한 것이다. 즉, 빛의 세기에 따라 활성산소 생성량이 달라지고, 이에 비례해 약물 방출량도 자동으로 조절되는 메커니즘이다.

이 기술은 별도의 조작 없이도 치료 강도가 스스로 최적 수준을 유지하는 ‘자가조절형 치료 시스템’을 구현했다는 점에서 의미가 크다. 빛을 통해 세포 재생을 촉진하는 동시에, 필요한 만큼만 약물이 방출되는 ‘이중 치료 효과’를 동시에 달성했다.

연구진은 630nm 파장의 OLED 기반 피부 밀착형 패치를 제작해 실제 적용 가능성을 높였다. 해당 패치는 피부 곡면에 밀착돼 빛 에너지 손실을 최소화하며, 작동 시 온도를 약 31도로 유지해 저온 화상 위험 없이 안전하게 사용할 수 있다. 또한 400시간 이상 안정적으로 구동되는 내구성도 확보했다.

효과는 실험에서도 입증됐다. 세포 실험에서 빛과 약물을 함께 사용하는 복합 치료는 단일 치료보다 빠른 회복을 보였으며, 동물 실험에서는 14일 기준 상처 회복률이 67%로 나타나 대조군(35%) 대비 약 2배 빠른 치유 속도를 기록했다. 피부 두께와 장벽 단백질 형성 역시 정상 수준으로 회복되는 등 치료의 질도 크게 향상됐다. 이번 연구는 KAIST 전기및전자공학부 연혜정 박사과정이 제1저자로 참여했다.

최경철 교수는 “이번 연구는 OLED 기반 빛 치료를 ‘조절 가능한 치료 플랫폼’으로 확장한 사례”라며 “향후 다양한 상처 및 질환에 적용 가능한 지능형 맞춤 치료 기술로 발전시켜 나갈 것”이라고 밝혔다.

업계에서는 이번 기술이 웨어러블 의료기기의 새로운 패러다임을 제시하며, 향후 스마트 헬스케어 및 개인 맞춤형 치료 시장을 선도할 핵심 기술로 자리 잡을 것으로 보고 있다.

논문명은 A self-regulating wearable OLED patch for accelerated wound healing via photobiomodulation-triggered drug delivery이다.