수술 중 목표 부위를 선명하게 비춰주던 근적외선 형광 염료가 빛에 흐려지는 '광 표백' 문제를 해결, 기존 대비 4배 이상 더 오래 형광을 유지하는 혁신적인 기술이 한국화학연구원과 조지아 공대 공동 연구팀에 의해 2026년 07월 19일 개발됐다. 이로써 암 수술 등 정교한 의료 영상의 정확도가 획기적으로 향상될 전망이다.
근적외선 형광 염료 인도시아닌 그린(ICG)은 1959년 미국 식품의약국(FDA) 승인 이후 60년 넘게 유방암 림프절 추적, 간암 절제, 담관 시각화 등 다양한 진단 및 수술에 유일하게 사용돼 왔다. 그러나 ICG는 빛을 받으면 형광이 빠르게 흐려지는 '광 표백' 문제로 인해 장시간 수술 시 목표 위치의 정확한 추적이 어려워 수술 성공률과 환자 안전에 한계로 작용했다.
한국화학연구원 박영일·남상환 박사팀은 조지아 공대 박성진 교수팀과 협력해 이러한 ICG의 고질적인 문제를 해결했다. 연구팀은 ICG 분자를 고분자 사슬에 연결해 형광 발생 부위를 양쪽에서 견고하게 잡고 고정함으로써 빛에 의해 발색단이 파괴되는 속도를 현저히 늦춘 신규 형광체 'KR-NIR-P'를 개발했다.
개발된 KR-NIR-P는 기존 ICG 대비 압도적인 광안정성을 보였다. 근적외선 레이저를 계속 비췄을 때 기존 ICG는 50초 이내에 형광이 40% 수준으로 급감했지만, 신규 개발 소재 KR-NIR-P는 200초 후에도 66%의 형광을 유지하는 등 4배 이상 향상된 성능을 입증했다. 이는 수술 중 표적 위치를 훨씬 더 오래, 그리고 선명하게 확인할 수 있음을 의미한다.
또한, KR-NIR-P는 높은 생체 적합성도 겸비했다. 자궁경부암 및 구강 편평암 세포 등 암세포와 정상 세포 모두에서 20마이크로몰(μM) 농도까지 세포 생존율 90% 이상을 유지하며, 인체 내 사용 시 안전성 측면에서도 우수한 잠재력을 보여줬다.
이번 기술 개발로 암 수술 및 진단 분야에서 목표 위치를 더욱 오래 정확하게 확인할 수 있게 되어, 수술의 성공률과 환자 안전이 크게 높아질 것으로 기대된다. 복잡하고 긴 시간을 요하는 암 수술에서 미세한 조직까지 정확히 구별해낼 수 있는 시각화 기술은 의료진의 부담을 줄이고 환자의 예후를 개선하는 데 결정적인 역할을 할 것이다.
한국화학연구원 박영일 박사는 「ICG 분자를 고분자화함으로써 발색단이 빛에 의해 파괴되는 속도를 늦추는 데 성공했으며, 이 같은 고분자화 합성 전략이 ICG 외 다른 형광 염료에도 적용할 수 있으므로 위조 방지·보안 등 다양한 차세대 형광 진단 소재로 확장도 기대된다」고 밝혔다. 이는 이번 기술이 의료계를 넘어 더 넓은 산업 분야에 미칠 파급력을 시사한다.
새롭게 개발된 근적외선 형광체가 의료 현장의 오랜 숙원이었던 '광 표백' 문제를 해결함으로써, 암 진단 및 수술의 정밀도를 한 차원 끌어올릴 잠재력을 지니고 있다. 현재 ICG가 유일한 FDA 승인 염료임을 고려할 때, 이 신기술의 상용화는 전 세계 의료 분야에 지대한 영향을 미칠 것으로 전망된다. 더 나아가 위조 방지 및 보안 기술 등 비의료 분야로의 확장 가능성을 제시하며 기술의 광범위한 미래 가치에 대한 기대를 모으고 있다.