휴대용·고효율 웨어러블 광 치료 상용화 가능성 열려
실제로 제작된 웨어러블 OLED 패치의 구동하는 모습(왼쪽).
패치는 1g 미만으로 매우 가볍고 1mm 미만으로 매우 얇고 유연하며, 42℃ 이내의 저온구동을 하기 때문에 얼굴과 팔 등 인체의 부위에 상관없이 부착해 시간과 장소에 무관하게 치유가 가능하다(오른쪽).
웨어러블 OLED 패치를 이용한 광선 치료를 사람의 섬유모세포에 적용했을 경우 최대 58% 향상된 세포증식 효과와(왼쪽 위), 46% 향상된 세포 이동효과(오른쪽 위)를 보여 상처가 15시간 이상 빠르고 효과적으로 채워졌다.
이러한 결과는 OLED 조사 이후 24시간 뒤 결과를 대조군과 비교했을 때 세포가 이동해 상처가 많이 채워져 있다(아래).
최경철 교수(KAIST)·전용민 연구원(제1저자, KAIST)·박경찬 교수(서울대학교 분당병원)·최혜령 연구원(제1저자, 서울대학교 분당병원) 연구팀이 OLED로 웨어러블 광 치료 패치를 개발했다고 한국연구재단이 밝혔다.
광 치료는 빛을 쬐어서 인체의 생화학 반응을 촉진시키는 치료법으로, 병원 등에 설치된 LED 또는 레이저 기기를 통해 상처를 치유하는 데 널리 사용된다. 그러나 기존 기기는 유연하지 못하고 균일하게 빛을 조사하기 어려우며 열이 발생하는 문제가 있어서, 치료효과를 높이고 싶어도 인체에 밀착할 수 없는 한계가 있다.
연구팀이 개발한 광 치료 패치는 가볍고 유연해 피부에 부착한 채 일상생활을 하면서 고효율 치료를 지속할 수 있다.
구성요소인 OLED, 배터리, 과열방지 장치(히트싱크), 패치가 모두 얇은 막의 형태로 디자인됐고, 두께가 1㎜ 미만, 무게는 1g 미만이다. 300시간 이상 장시간 작동되며, 반경 20㎜ 이내로 휘어진 상태에서도 구동될 수 있어 다양한 인체 부위에 부착할 수 있다.
또한 42℃ 이하에서 구동돼 저온화상의 위험도 없으며, 국제표준화기구(ISO) 기준의 안전성도 검증됐다. 뿐만 아니라 세포증식이 58% 향상되고 세포이동이 46% 향상돼 상처 부위가 효과적으로 아물게 되는 뛰어난 치유효과를 보였다.
연구를 주도한 전용민 박사과정 연구원은 “웨어러블 광 치료 패치의 뛰어난 치료 효과와 편리함으로 인해 앞으로는 병원에 방문하지 않고 약국에서 구매해서 쉽게 광 치료를 받을 수 있을 것이다. 광 출력을 조절하면 피부미용, 피부암, 치매치료, 우울증 치료 등 응용 범위를 넓힐 수 있다”고 연구의 응용 가능성을 설명했다.
최경철 교수는 “디스플레이로 응용되는 OLED의 장점을 광 치료와 융합한 기술로서, 휴대용, 고효율의 웨어러블 광 치료 상용화 길을 열 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.
이 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(선도연구센터)의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지(Advanced Materials Technologies) 3월 8일에 논문명 ‘A Wearable Photobiomodulation Patch Using a Flexible Red-Wavelength OLED and Its in Vitro Differential Cell Proliferation Effects’, 전용민 박사과정(공동1저자, KAIST), 최혜령 박사(공동1저자, 서울대 분당병원), 최경철 교수(교신저자, KAIST), 박경찬 교수(교신저자, 서울대 분당병원) 등으로 게재됐다.