국내연구진이 초박막 플렉서블 OLED를 적용해 피부재생 효과를 확인, 웨어러블 헬스 케어 기기로 응용할 수 있는 가능성을 제시했다.

한국연구재단은 최경철 교수(KAIST)와 박경찬 교수(분당서울대학교 병원) 공동연구팀이 소재나 형태에 무관하게 다양한 표면에 부착할 수 있는 프리폼 OLED를 개발하고, 인공피부모델과 동물모델에 직접 부착할 수 있는 OLED 광원에 의한 콜라겐 합성 및 피부재생 효과를 확인했다고 밝혔다.

빛이 체내 생화학 반응을 촉진시키는 원리를 이용하는 비외과적 접근인 광치료(photomedicine)는 상처치유, 주름개선 등 피부개선 및 피부미용 측면에서 특히 많이 주목받는다.

하지만 주로 활용되는 점광원의 LED와 레이저 기기는 빛을 균일하게 조사하기 어렵고, 발열문제가 있어 피부 밀착에 한계를 보이며 병원 등에서 주로 설치형 광원으로 광치료에 활용된다.

연구팀은 부착할 수 있는 4.8마이크로미터(㎛)의 박막 층 사이에 OLED를 넣는 샌드위치 구조의 면광원을 디자인하여 소재와 형태의 제약 없이 사용할 수 있는 프리폼 OLED를 제작했다.

프리폼 OLED는 두께 10마이크로미터(㎛)로 아주 얇아 피부, 옷, 종이, 과일 등 다양한 소재는 물론 원통형 같은 다양한 형태의 표면에 부착하는 형태로 제작할 수 있다는 것이 장점이다.

실제 옷감에 적용된 프리폼 OLED는 350마이크로미터(㎛) 굴곡의 1000회 반복된 접힘(folding)에도 정상적으로 구동했다. 물세탁 후에도 구동 수명이 100시간을 넘어 옷과 모자와 같은 일상생활 소재와 접목해도 효율적인 사용이 가능함을 확인했다.

쥐 피부 상처에 프리폼 OLED 부착시 피부 재생 효과.

실제 쥐의 피부상처에 프리폼 OLED를 부착해 빛을 쬐어주고 8일 후 상처치유를 돕는 각질형성세포의 재생(21%) 및 피부영역확장(15%) 등의 효과를 관찰했다. 3D 인공피부모델을 통해 확인한 표피두께 향상(39%)과 콜라겐 생성 증진 등의 피부재생 효과가 실제 동물모델에서 재현된 것이다.

지난해 연구팀이 개발한 상처치유에 효과적인 ‘OLED 반창고’를 토대로 옷이나 피부 형태의 패치와 같이 소재와 형태에 구애받지 않는 다양한 웨어러블 형태로 응용하도록 개발됐다. 인공피부와 동물모델까지 확대해 콜라겐 합성 및 피부재생 효과를 확인했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터사업 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 KAIST 최경철 교수팀의 전용민 박사과정 연구원과 분당 서울대병원 박경찬 교수팀의 최혜령 연구중점교수의 주도로 진행됐다.

왼쪽부터 전용민 박사과정(공동1저자, KAIST), 최혜령 연구중점교수(공동1저자, 분당서울대 병원), 최경철 교수(교신저자, KAIST), 박경찬 교수(교신저자, 분당 서울대 병원)

논문은 네이처(Nature) 자매지, ‘빛 : 과학과 응용(Light: Science & Applications)’ 에 12월 9일 게재됐다.

*논문

Sandwich-structure Transferable Free-form OLEDs for Wearable and Disposable Skin Wound Photomedicine