뇌종양 초음파 장치, 약물을 뇌 깊숙이 어떻게 전달하나

교모세포종 수술 뒤 남을 수 있는 암세포에 약물을 전달하도록 돕는 이식형 초음파 장치가 개발됐다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 미디어랩의 자난 다그데비렌 교수 연구팀이 만든 ‘장기 초음파 강화 대류 주입 장치(LUCID)’다.

명함처럼 얇고 유연한 이 장치는 초음파 진동을 이용해 약물이 뇌 조직 안에서 더 넓게 퍼지도록 설계됐다. 연구 결과는 2026년 10월 26일 국제학술지 《디바이스》에 발표됐다.

교모세포종은 뇌종양 가운데 공격성과 악성도가 높은 질환으로, 진단 후 평균 생존 기간은 12~15개월 수준이다. 표준 치료는 종양 제거 수술이지만, 뇌 조직 틈새에 침투한 미세 암세포를 완전히 없애기 어려워 재발 위험이 높다.

수술 후 방사선 치료와 항암화학요법을 시행해도, 혈액-뇌 장벽(BBB)이 경구약이나 정맥주사로 투여한 약물의 뇌 진입을 제한한다. 뇌에 도달하는 양을 늘리려고 약물 농도를 높이면 다른 장기에 독성이 생길 수 있다.

기존에는 전신 투여에 따른 부작용을 줄이기 위해 두개골 안에 약물을 직접 전달하는 웨이퍼나 하이드로겔을 개발해왔다. 그러나 약물이 뇌 조직 깊숙이 침투하기 어렵고 방출 속도를 조절하기 힘들다는 한계가 있다.

LUCID는 약물을 장기간 서서히 내보내는 저장소, 약물이 조직 안에서 퍼지도록 돕는 초음파 모듈, 삼투압 차이로 약물을 방출하는 수동 삼투 펌프로 구성된다. 저장소에는 약 100μL의 유체가 담기고, 초음파 모듈에는 진동 소자 24개가 배열돼 있다.

초음파를 작동시키면 조직 안에 대류 흐름이 생겨 약물 분자가 더 멀리 이동한다. 미세 진동은 BBB의 투과성을 일시적으로 높여 약물이 뇌 안으로 들어가는 데도 도움을 준다. 작동 주기와 강도는 블루투스로 무선 제어할 수 있다.

연구팀은 인체 조직을 모사한 젤 형태의 조직 팬텀에서 초음파를 사용했을 때 약물이 더 넓게 퍼지는 것을 확인했다. 생쥐에게 자기공명영상(MRI) 조영제를 전달한 실험에서도 초음파를 사용한 경우 조영제가 뇌 전체로 확산됐다.

이 결과는 조직 팬텀과 생쥐에서 약물 확산을 확인한 것으로, 교모세포종 재발 방지 효과를 입증한 임상 결과는 아니다. 연구팀은 저분자 항암제뿐 아니라 분자가 더 큰 면역치료제와 유전자 치료제에도 활용할 수 있으며, 뇌 이외 장기에 적용할 가능성도 있다고 설명했다.