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주사바늘의 공포는 이제 그만!





서울대 연구팀, 바늘없는 무통증 레이저 주사기 개발
살갗을 찌르는 따끔한 주사바늘의 고통과 공포. 여러 번 맞아 익숙할 것 같지만 어른이 돼서도 주사바늘은 여전히 공포의 대상이다. 하지만 이르면 1~2년 뒤 주사바늘 없는 통증 없는 주사기가 국내에 등장할 예정이다.

여재익 서울대 기계항공공학부 교수팀은 레이저를 이용한 무통증 주사기를 개발했다고 9월초 서울대에서 열린 국제심포지엄인 ‘고에너지 열유체 학술대회’에서 발표했다. 이 연구는 ‘네이처 포토닉스’ 8월호에 하이라이트 논문으로도 게재된 바 있다.

여 교수팀이 개발한 무통증 레이저 주사는 ‘버블제트’ 현상을 이용한다. 버블제트는 물 속에서 공기가 순간적으로 팽창하며 주변에 강력한 에너지를 전달하는 것이다. 무통증 레이저 주사는 레이저로 물 속에 에너지를 전달해 버블제트를 만들어낸다.

주사기는 물이 들어있는 주머니와 바깥쪽의 약물 주머니의 단순한 구조로 이뤄졌다. 약물 주머니에는 100μm(마이크로미터, 1μm=100만 분의 1m) 지름의 노즐이 달려있다. 이 주사기는 레이저가 나오는 렌즈 앞에 장착해 사용한다.



물에 레이저를 쏘면 에너지로 인해 방울이 만들어진다. 이때 버블제트 현상이 일어나 물이 순간적으로 팽창하며 바깥쪽의 약물 주머니를 밀어낸다. 밀려난 약물은 노즐을 통해 빠른 속도로 튀어나가 피부를 뚫고 들어간다.

이때 약물이 피부를 뚫고 아픔을 느끼는 신경망 직전까지 침투하면 무통증 주사가 된다. 피부 아래에 들어간 약물은 서서히 모세혈관까지 스며들게 된다. 간단한 피부치료용 마취약이라면 이 방법을 통해 마취에 걸리는 시간을 수십 초 내외로 단축할 수 있다. 피부치료용 레이저 장비에 주사기를 장착해 마취한 뒤 주사기를 빼고 바로 치료할 수 있어 시간을 절약할 수 있다.

만약 아픔을 느끼는 신경망 아래로 약물을 넣어야 한다면 약간의 기술이 필요하다. 신경망은 그물처럼 피부 아래쪽에 퍼져있다. 빈 공간이 거의 없는 듯 보이지만 나노미터(nm, 1nm=10억 분의 1m) 수준으로 보면 빈틈이 있다. 무통증 주사기는 이 빈틈을 노린다.

무통증 주사기는 레이저의 세기를 조절해 한번에 나오는 약물의 양을 조절할 수 있다. 주사기를 살갗에 대고 50~100nL(나노리터, 1nL=10억 분의 1L)의 미세한 약물을 주입한 뒤 환자에게 통증 여부를 물어 아프지 않은 지점을 찾은 다음 남은 약물을 전부 주입하는 방식으로 무통증 또는 저통증 주사가 가능하다.



여 교수는 “현재 레이저 주사기는 1초에 10방 정도를 놓을 수 있다”며 “주사를 맞는 것보다 시간이 짧기 때문에 신경을 건드리더라도 고통은 극히 덜할 것”이라고 설명했다.

그는 또 “1~2년 내로 식품의약품안전청의 승인을 받을 계획”이라며 “동시에 내시경을 활용한 약물 주입 방법도 연구할 예정”이라고 밝혔다. 광섬유로 이뤄진 내시경에 레이저 주사기를 장착한 뒤 광섬유를 지나도록 레이저를 쏘아 몸 안쪽 정확한 위치에 약물을 주입한다는 구상이다.

여 교수는 “다만 내시경을 제대로 활용하려면 레이저가 광섬유를 통과할 때 열로 에너지가 방출되는 현상을 막는 것이 관건”이라고 덧붙였다.

 

 

 

 

 



전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com



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