탈모 예방 유기발광다이오드(OLED)가 무겁고 딱딱한 헬멧형에서 모자형으로 진화했다.
KAIST 전기및전자공학부 최경철 교수팀은 홍콩과기대 윤치 교수팀과 공동연구로 옷감처럼 유연한 웨어러블 OLED 탈모 치료기기를 개발했다고 1일 밝혔다.
이 기기는 일반 캡모자와 다르지 않은 형태이면서 내부에 장착된 직물형 OLED 패치가 두피를 감싸며 작동해 일상에서 자연스럽게 탈모 관리가 가능하다.
기존 탈모 치료용 광기기는 주로 딱딱한 헬멧 형태로 제작돼 착용감이 불편하고 사용 장소도 한정됐다. 또 LED나 레이저 같은 점광원 방식을 사용해 두피 전체에 빛을 고르게 전달하기 어려웠다.
연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 점이 아닌 넓은 면 전체에서 빛을 내는 '면 발광' 특성을 가진 OLED에 주목했다.
OLED는 스스로 빛을 내는 얇은 박막 소자로, 가볍고 유연해 두피의 굴곡진 형태에 맞춰 자연스럽게 밀착해 모자를 착용하면 내부 광원이 두피 전체에 균일한 빛 자극을 전달해 치료 효과를 높인다.
연구팀은 탈모 진행의 핵심 원인인 모낭세포 노화를 억제하는 데 초점을 맞추고 단순히 빛을 비추는 것을 넘어 세포가 가장 잘 반응하는 특정 파장 대역을 찾아내 적용했다.
특히 연구팀은 모낭 맨 아래에 위치해 모발 성장신호를 조절하는 '모유두세포'를 활성화하는 데 가장 효과적인 730~740nm 파장의 근적외선을 선택적으로 방출하도록 OLED를 설계했다.
근적외선은 가시광선보다 파장이 길어 피부조직 깊숙이 침투할 수 있어 생체 자극 치료에 유리하다.
실제 인간 모유두세포를 이용 실험한 결과 연구팀이 개발한 근적외선 OLED를 조사했을 때 세포 노화가 대조군 대비 약 92% 억제되는 것을 확인했다.
이는 기존에 주로 쓰이던 적색광보다 훨씬 뛰어난 노화 억제 효과다.
이번 연구의 제1저자인 KAIST 전기및전자공학부 조은해 박사는 "딱딱한 헬멧형 점광원 장치 대신 천처럼 부드러운 직물 기반 OLED를 모자 형태로 구현해 일상에서도 사용할 수 있는 웨어러블 광치료 플랫폼을 제시했다"며 "빛의 파장을 정밀하게 설계해 모낭 세포 노화를 효과적으로 억제할 수 있음을 확인한 것이 핵심 성과"라고 설명했다.
최 교수는 "OLED는 얇고 유연해 두피 곡면에 밀착할 수 있어 두피 전체에 균일한 빛 자극을 전달할 수 있다는 장점이 있다"며 "향후 전임상 연구를 통해 안전성과 효과를 검증하고 실제 치료로 이어질 가능성을 단계적으로 확인하겠다"고 말했다.
한편 이번 연구성과는 지난 10일 국 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.
(논문명: Wearable textile-based phototherapy platform with customized NIR OLEDs toward non-invasive hair loss treatment / 저자 : 조은해(KAIST, 제1저자), 안진기(KAIST), 윤치(홍콩과기대), 최경철(KAIST, 교신저자))
