피부노화 3차원으로 보여주는 형광 분자?!
피부노화 3차원으로 보여주는 형광 분자?!
  • 박연수
  • 승인 2018.04.02 20:00
  • 조회수 1967
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황사와 미세먼지로 연일 피부가 고통받고 있습니다. 건조한 날씨도 피부의 적이죠. 피부 관리가 필요한 때입니다. 제 피부 노화 정도는 어느 정도일까요. 최근 국내 연구진이 보다 정확하게 피부 나이를 측정하는 방법을 개발했다고 합니다.

 

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단은 피부의 탄력을 유지하는 데 중요한 단백질 '엘라스틴'에만 선택적으로 결합하는 형광 물질 '엘라니르(ElaNIR)'를 개발하는 데 성공했습니다.

 

<em>피부에 달팽이가 좋아?! 출처: fotolia</em><br>
내 피부의 탄력성은? 출처: fotolia

우선 이웃님들의 이해를 도우려면 저부터 측정해봐야 할 것 같았습니다. 연구를 진행한 IBS 복잡계자기조립연구단 장영태 부연구단장과 진행한 <이웃집과학자> 인터뷰에서 그는 "이론적으로는 우리 인체에 적용이 가능하지만 탄력성 테스트를 위해 주사를 맞을 사람이 있을지는 모르겠다"고 말했습니다. 이어 "이 연구 결과가 인공 피부 모델이나 동물 피부에서 엘라스틴을 증가시켜주는 화장품, 약품 테스트에 쓰일 수 있을 것"이라고 덧붙였습니다. 또한, 동맥 내벽이나 귀의 연골 등 탄력성이 중요한 조직의 구조 영상화에도 기여할 것으로 기대했는데요.

 

ElaNIR 구조와 ElaNIR로 염색된 엘라스틴. 출처: IBS
ElaNIR 구조와 ElaNIR로 염색된 엘라스틴. 출처: IBS

살아있는 피부 조직에서 엘라스틴의 양을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 이들의 분포도를 3차원 영상으로도 촬영할 수 있어 피부의 나이를 눈으로 확인할 수 있게 됐다고 해요.

 

피부 탄력은 피부의 나이를 결정하는 주된 요소입니다. 탄력은 엘라스틴이 담당하고 있는데 피부 속 엘라스틴의 양이 부족하면 주름이 생기게 됩니다. 그러나 엘라스틴은 피하 조직에 자리하고 있는데요. 파장이 짧은 빛으로는 피부 투과에 한계가 있어 형광 염색으로도 관찰이 어려웠습니다. 형광 물질이 어디에나 잘 달라붙어 주변 조직에도 염색됐기 때문입니다.

 

IBS 연구진은 엘라스틴 깊이까지 도달하는 긴 파장의 근적외선(700~900nm) 영역에서 형광을 내는 물질 중, 엘라스틴에만 결합하는 형광 물질을 찾기로 했습니다. 결국 근적외선 영역에서 형광을 내면서도 엘라스틴에만 선택적으로 결합하는 '엘라니르' 분자를 찾는데 성공했습니다. 엘라니르는 주변 조직에는 결합하지 않고 엘라스틴만 보여준대요.

 

ElaNIR에 의해 가시화된 젊은 생쥐와 늙은 생쥐의 엘라스틴 양 비교. 출처: IBS
ElaNIR에 의해 가시화된 젊은 생쥐와 늙은 생쥐의 엘라스틴 양 비교. 출처: IBS

연구진은 살아있는 피부에 엘라니르를 적용해 피부 탄력도를 측정했습니다. 생쥐의 정맥에 엘라니르를 주사하면, 엘라니르는 혈관을 거쳐 몸 전체의 엘라스틴을 찾아 결합합니다. 조직의 탄성 상태를 선명하게 나타냈죠. 젊은 생쥐(생후 1개월)와 늙은 생쥐(생후 10개월)에게 각각 엘라니르를 주사한 후 형광을 띠는 엘라스틴의 양을 비교한 결과, 늙은 생쥐는 젊은 생쥐에 비해 피부 조직 속 엘라스틴의 양이 현저하게 적다는 걸 확인했습니다.

 

ElaNIR에 의해 염색된 젊은 생쥐와 늙은 생쥐의 엘라스틴 3차원 영상. 출처: IBS
ElaNIR에 의해 염색된 젊은 생쥐와 늙은 생쥐의 엘라스틴 3차원 영상. 출처: IBS

엘라니르를 활용하면 단순한 형광 이미지 작업 뿐만 아니라 엘라스틴의 분포를 고해상도의 3차원 영상으로도 촬영할 수 있습니다. 엘라니르에 빛을 비추면 엘라니르가 흡수한 빛 에너지의 일부가 열로 발산되면서 초음파가 발생하는데, 연구진은 이 초음파를 검출해 영상으로 만드는 광음향 분광법을 이용했습니다. 이러한 방법으로 살아있는 생쥐의 피하 조직에 위치한 엘라스틴의 분포 구조를 3차원 영상으로 얻었습니다.



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