나노기술과 자외선 감응 염료를 적용한 첨단 변환 콘택트렌즈 개발

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-11-11

밝은 햇빛에 자동적으로 반응하여 어둡게 변화되는 변환 렌즈(Transition lenses)는 과거 40년 동안 안경에 적용되어 왔으나, 콘택트렌즈에 대한 적용은 어려운 과제였다. 최근 싱가폴 연구원들은 자외선 감응형 또는 광색성(photochromic) 렌즈를 개발하였는데, 이는 자외선에 노출될 때 어두워져서 햇빛으로부터 눈을 보호하고, 자외선이 없을 때 일반 색상으로 돌아온다. 핵심은 염료로 채워질 수 있는 나노 터널의 복잡한 망을 갖는 독특한 고분자이다. 초기 연구에서 이 기술은 기존 변환 안경보다 더 빠른 성능을 보인다고 싱가폴 생물공학 및 나노기술 연구소(Institute for Bioengineering and Nanotechnology: IBN)장인 Jackie Ying 은 밝혔다. 이 연구는 약물을 방출하고 질병을 진단하는 콘택트렌즈를 위한 신물질 개발을 위한 연구소의 노력의 일부였다. 기존의 변환 선글라스는 태양에 노출되지 않을 때, 투명한 수백만의 광색성 염료 분자로 코팅되어 있다. 이들 분자들은 자외선이 부딪힐 때 형태를 변화하여 자외선을 흡수하며, 렌즈의 색을 변하게 한다. 자외선이 없을 때는 분자들은 다시 원래의 형태로 돌아와 투명해 보이는 것이다. 이 기술은 콘택트 렌즈 설계에 적용되지 못하였는데, 이는 렌즈의 부드러운 표면에 염료를 균일하게 코팅하기 어렵기 때문이다. Ying 연구팀은 염료를 물질 전체에 균일하게 주입함으로써 첨단 콘택트렌즈를 개발할 수 있었다. 이러한 접근 염료 부자를 더 많이 재료에 주입하여 콘택트렌즈가 더 많은 민감도와 빠른 반응을 하게 하였다고 Ying 은 밝혔다. 연구원들은 물과 콘택트렌즈에 사용되는 상용 모노머를 포함한 오일액 및 물과 오일의 혼합을 위한 계면활성제를 특정비율로 혼합하여 스폰지형 나노구조 재료를 개발할 수 있었다. 이러한 결과 내부에 미세한 기공과 터널이 생성되었고, 이에 자외선 감응형 시약을 얹을 수 있는 것이다. 렌즈 재료의 다공성 구조는 염료가 빛에 대해 어둡게 또는 그 반대로 변할 수 있는 자유로운 환경을 제공한다고 IBN 팀 리더이자 수석연구원인 Edwin Chow 는 밝혔다. 만일 고분자가 너무 단단하면, 염료는 고착되어 변형될 수 없는데, 이 기공 구조와 고분자는 염료가 빠르게 반응할 수 있는 최고의 환경을 제공한다고 Chow 는 언급하였다. 빛의 강도 수준에 따라 빠르게 변할 수 있는 성능은 변환 안경에 있어 매우 중요한 성질이다. 예를 차량이 빠르게 터널로 들어갔을 때, 빛의 양이 매우 적어져 렌즈는 빨리 투명해져야 한다고 Chow는 밝혔다. 이러한 경우 선글라스는 원상태로 돌아오는데 몇 분이 걸리는데, 이번 연구결과의 렌즈는 단지 10-20 초가 걸린다고 그는 주장하였다. 연구팀은 광색성 렌즈를 동물에 테스트할 준비를 하고 있다. 연구원들은 이미 렌즈 재료를 염료없이 토끼로 테스트하였고, 생물학적으로 적합하다는 결론을 내렸다. Ying 에 따르면, 동물 테스트에 있어 가장 중요한 확인사항은 염료가 렌즈 내에 성공적으로 머물러 있어야 한다는 것으로 그렇지 않다면, 이들은 외부로 누출되기 때문이라고 한다. 추가적으로, 연구원들은 각막 부분만에 적용될 수 있는 염료 개발을 수행하고 있는데, 이는 대부분의 자외선을 차단하는데 주력하고 있다. 현재의 렌즈는 염료가 렌즈 전체에 분포되어 있어 홍채 전체를 어둡게 하는 단점이 있기 때문이다. 연구소는 이 기술의 상업화를 위해 iNano Pte Ltd. 사를 창업하였고, 초기에 일본과 한국을 목표 시장으로 정할 것이라고 한다. Ying에 따르면, 이 렌즈는 일년 내에 상업화될 수 있을 것이라고 밝혔다. (그림) 나노기술을 이용한 자외선 감응형 콘택트렌즈 contact lens.jpg 출처 : Technology Review