국내 연구진이 독성 가스로 알려진 황화수소를 전기 신호로 정밀 제어해 치료에 활용할 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 이를 통해 특정 부위에 필요한 만큼만 전달하는 정밀 의료 구현 가능성을 제시했다.

KAIST는 생명화학공학과 박지민 교수 연구팀이 황화수소 생성과 전달을 시간과 위치에 따라 조절할 수 있는 전기화학 기반 바이오전자 플랫폼을 개발했다고 27일 밝혔다.

황화수소(H₂S)는 악취와 독성을 가진 물질로 알려져 있지만, 최근에는 세포 기능을 조절하는 생체 신호 전달 물질로 주목받고 있다. 다만 치료에 활용하기 위해서는 농도 조절과 국소 전달이 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 전기 자극을 이용해 황화수소를 생성·제어하는 방식으로 이 문제를 해결했다. 생체에 비교적 안전한 티오황산염에 전기를 가해 황화수소를 생성하는 구조로, 기존 화학 투여 방식보다 제어 정밀도를 높였다.

전극 소재 비교 실험에서는 은(Ag) 전극이 가장 높은 효율을 보였다. 은 전극은 황화수소 생성 반응을 선택적으로 촉진하고 전자 전달 효율이 높아 생성량을 정밀하게 조절할 수 있는 것으로 나타났다. 전압 세기와 자극 시간 조절을 통해 방출량과 속도를 제어할 수 있다.

세포 실험에서도 효과가 확인됐다. 연구팀이 인간 유래 세포에 적용한 결과, 전기 신호를 통해 통증·자극 감지에 관여하는 이온 채널(TRPA1)을 조절하는 데 성공했다. 특히 산화 스트레스 상태의 세포에서 황화수소가 세포 균형을 회복하는 효과를 보였으며, 세포 독성은 거의 나타나지 않았다.

연구팀은 이번 기술이 신경계·심혈관계 질환 치료용 의료기기와 디지털 헬스케어 분야로 확장될 수 있을 것으로 보고 있다.

박지민 교수는 “황화수소를 전기 신호로 제어해 생체 시스템을 조절할 수 있는 도구로 전환했다는 점에 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구는 KAIST 연구진이 참여해 수행됐으며, 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 3월 19일 게재됐다. 한국연구재단 지원으로 진행됐다.