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과학자들이 투명한 피부를 통해 몸속 장기나 혈관을 직접 볼 수 있는 기술을 개발하는 데 한 걸음 더 다가섰다. 그것도 편의점에서 살 수 있는 과자에 쓰이는 염료로. 궈송 홍 미국 스탠퍼드대 재료과학공학과 교수가 이끈 연구팀은 식품용 염료인 타트라진을 사용해 쥐의 피부를 일시적으로 투명하게 만드는 데 성공했다는 내용의 연구결과를 9월 6일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. ^{doi: 10.1126/science.adm6869} 

 

빛이 물체를 통과할 때, 그 경로는 물체와 주변 매질(공기)의 굴절률 차이에 의해 꺾이거나 반사된다. 우리 눈은 이렇게 꺾이거나 반사된 빛을 인식해 물체의 모습을 파악한다. 어떤 물체가 ‘투명하다’고 인식하려면, 물체의 굴절률이 주변 매질과 비슷해야 한다. 그래야 빛이 꺾이지도, 반사되지도 않아 그대로 공기 중을 직진한 것처럼 보이기 때문이다. 특히 피부를 투명하게 만들기 위해서는 우리 몸을 이루고 있는 물과 지방의 굴절률을 맞추는 것이 중요하다. 물의 굴절률은 약 1.33, 지방은 약 1.4 정도인데, 이 차이가 빛의 산란을 일으켜 내부를 볼 수 없게 만든다. 기존의 피부 투명화 기술은 이러한 굴절률 차이를 줄이기 위해 지방을 제거하는 방식이었으나, 이는 조직을 손상시켜 살아 있는 동물에게는 적용할 수 없었다.

 

연구팀은 타트라진을 이용해 이런 문제를 해결했다. 타트라진은 감자칩이나 탄산음료에 사용되는 식품 염료로, 물에 녹으면 물의 굴절률을 지방과 비슷하게 맞춰준다. 연구팀은 이 원리를 활용해 쥐의 피부에 타트라진 용액을 바르고, 몇 분 내로 피부가 투명해지는 변화를 확인했다. 이 투명한 피부를 통해 쥐의 심장 박동, 소화기관의 움직임, 근육 섬유 등을 실시간으로 관찰할 수 있었다. 심지어 타트라진을 두피에 발랐을 때는 뇌 혈관까지도 볼 수 있었다.

 

놀라운 점은 타트라진을 물로 헹구면 피부가 원래의 불투명한 상태로 되돌아갔다는 것이다. 또한, 실험에 사용된 쥐는 별다른 부작용 없이 정상적인 생활을 했다. 이 연구는 향후 의학적 진단과 치료에서 혁신적인 기술로 발전할 가능성을 제시한 것으로 여겨진다. 이 기술이 사람에게도 적용된다면, X선 촬영이나 자기공명영상(MRI)같은 복잡한 의료 영상 기술 없이도 내부 장기나 혈관을 확인할 가능성이 있기 때문이다. 홍 교수는 CNN과의 인터뷰를 통해 “타트라진은 생물체에 안전하고 저렴하다”며 “의료 진단 및 치료에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.