[아시아경제 김봉수 기자] 최근 피부 질환 치료 및 미용을 위한 마스크형 LED 기구들이 많이 출시되고 있는 가운데, 카이스트(KAIST) 연구팀이 더 가볍고 활용도가 높은 패치형 LED 기구를 개발했다.
카이스트는 이건재 신소재공학과 교수팀과 오상호 연세 세브란스 병원 교수팀이 멜라닌 생성 억제를 위한 면 발광 마이크로 LED 피부 패치를 개발했다고 10일 밝혔다.
멜라닌은 피부 내 존재하는 갈색 또는 흑색 색소로, 자외선 혹은 스트레스와 같은 외부 요인에 의해 비정상적으로 합성될 경우, 기미, 주근깨, 검버섯 등의 질환 형태로 나타나기 때문에 정상적으로 치료할 필요가 있다.
연구팀이 개발한 면 발광 마이크로 LED 피부 패치는 인간의 머리카락의 100분의 1 두께인 매우 작은 LED 칩을 사용하여 제작한 인체에 부착 가능한 광치료 패치다.
기존의 점 발광의 특성을 가지는 LED와 달리, 구형 실리카 입자를 이용한 빛의 산란을 통해 면 발광의 특성을 갖는다.
최근 피부질환 치료 및 미용을 위한 LED 기기들이 지속적으로 출시되고 있지만, 치료 효과에 있어서는 여전히 논란이 있다.
이는 LED가 피부에 밀착될 수 없어, 거리에 따른 광 손실 및 발열 문제로 인하여 역효과를 낼 수 있기 때문이다.
유의미한 피부 미용 효과를 얻기 위해서는 LED 광원을 피부에 밀착하여 조사함으로써, 균일한 빛을 피부 진피 내까지 효과적으로 전달해야 한다.
연구팀은 천여 개의 마이크로 LED를 4×4 ㎠의 플라스틱 기판 위에서 구현하고, 빛의 확산을 위한 실리카 입자를 코팅함으로써 피부에 밀착하여 붙일 수 있는 면 발광 마이크로 LED 패치를 제작했다.
100 마이크로미터(μm) 크기의 마이크로 LED는 매우 작아 유연성을 가지며, 수직으로 배열된 전극은 LED의 발열을 줄여, 인간 피부 위에서 열적 손상 없이 장시간 구동할 수 있다.
연구팀은 인간 피부 세포와 쥐의 등 피부에 면 발광 마이크로 LED 패치를 밀착시키고 조사해 멜라닌 생성 억제 효능을 확인하였으며, 기존 상용 LED 대비, 피부 조직에 미치는 독성이 적을 뿐만 아니라, 효과적이고 일관된 경향으로 멜라닌 생성량을 감소시키는 데 성공했다.
또 피부 조직 분석을 통해 멜라닌 생성에 관여하는 MITF (microphthalmia-associated transcription factor), Melan-A, 티로시나아제를 포함하는 단백질 및 효소 발현의 억제가 확인됐다.
이건재 교수는 "이번에 개발한 무기물 기반 면 발광 마이크로 LED 패치는 광 효율, 신뢰성, 수명 등이 우수하다"며 "기존 광 치료 기기와 달리 부작용은 줄이고 치료 효과를 극대화해 코스메틱 분야에 큰 영향을 줄 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 헬스케어 머터리얼즈(Advanced Healthcare Materials)'에 이달 게재됐다.
김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
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