▲ . 삼차원 공간에서 산란렌즈를 통과하여 서로 다른 초점거리에서 동시에 광 패턴 (‘C’, ‘G’글자)를 생성한 결과. (DOPC: 디지털 광위상반전기).

한미 공동 연구진이 정상조직 손상없이 몸의 특정 부위에 초점위치를 자유롭게 조절해 레이저 빛을 쪼여 치료하는 치료법을 개발했다. 향후 뇌 안쪽같은 깊은 곳의 치료나 피부손상 없는 치료가 가능할 것으로 보인다.

GIST(광주과학기술원)는 지난4일 의생명공학과 정의헌 교수와 고등광기술연구소 엄태중 박사, 미국 칼텍(Caltech) 창후에이 양(Changhuei Yang) 교수 연구팀은 연구진은 빛이 불투명 매질을 통과할 때 흩어지는 특성을 역이용해 레이저 빛의 초점 위치를 자유롭게 조정하고 원하는 위치에 비출 수 있는 기술을 개발했다.

치료를 위해 광(光)기술을 적용할 때 빛의 산란으로 인해 레이저가 주변 정상 조직에도 영향을 줄 수 있고, 대부분의 경우 빛이 표면에만 쌓여 정작 치료가 필요한 부위에 레이저 빛의 양이 충분하게 전달되기 힘들다.

이에 연구진은 빛이 인체같은 불투명 매질을 통과할 때 빛이 흩어지는 ‘산란현상’을 역이용했다. 빛이 흩어진 경로와 같은 경로로 빛을 돌려보내 렌즈를 통과한 빛이 다시 원래의 점으로 모이게 한 것이다.

집속되는 빛의 밝기가 주변으로 산란되는 빛보다 최대 8000배 밝은 광 집속 효과를 나타냈다.

연구팀은 더 나아가 기존 렌즈보다 훨씬 더 넓은 초점거리 범위에서 광학계의 기계적인 움직임 없이 임의의 3차원 패턴을 구현하였고 이때 사용된 산란매질은 광파면 조절을 통해 3차원에서의 광 집속이 가능하므로 ‘산란렌즈’라고 명명하였다.

GIST 정의헌 교수는 “이번 연구 성과는 궁극적으로 피부 레이저 치료의 부작용을 줄이고 암 치료에 적용하는 광역학 치료(photodynamic therapy)에서 우리 몸의 깊은 부위까지 레이저가 도달하지 않는 한계를 극복해 치료 효과를 높이는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 GIST와 Caltech이 교수 1대1 매칭 방식으로 진행하고 있는 공동 연구 사업의 지원으로 수행됐으며, 관련 논문은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 4월 7일자에 게재됐다.