성균관대 조수연 교수 연구팀, 피부 광노화 실시간 포착하는 초정밀 센서 인터페이스 개발
- 근적외선 나노센서 어레이로 피부 활성산소 시공간 파형 실시간 분석
- 항산화 원료 효능의 시각화·정량화로 화장품·제약 산업에 새로운 분석 기술 제시

□ 성균관대학교(총장 유지범)는 화학공학부 조수연 교수 연구팀이 근적외선(nIR) 기반의 나노센서 어레이를 이용해 피부에서 발생하는 광노화 스트레스를 실시간으로 고해상도 시공간 분석할 수 있는 초정밀 센서 인터페이스를 개발했다고 17일 밝혔다. 이 기술은 일상적인 자외선 노출에 따른 피부 세포의 미세 반응을 단일 세포 수준까지 정밀하게 관찰할 수 있으며, 항산화 성분의 효능을 시각적으로 확인하고 정량적으로 비교할 수 있어 화장품 및 제약 산업에 폭넓은 응용 가능성을 제시한다.

□ 피부 광노화는 자외선에 반복적으로 노출되며 서서히 진행되는 노화 현상으로, 세포 구조 손상과 기능 저하를 유발해 주름, 탄력 저하 등 다양한 피부 문제의 주요 원인이 된다. 하지만 기존 연구 방법은 염색이나 단백질 추출 방식에 의존해 연속적인 시공간 분석이 불가하고, 자극이 강한 조건에서만 반응을 확인할 수 있어 실제 생활 환경에서의 변화를 정밀하게 관찰하기 어려웠다. 또한 세포에 추가적인 손상을 줄 수 있어 정확한 평가에 한계가 있었다.

□ 연구팀은 머리카락 굵기의 1만 분의 1보다 더 얇은 탄소 나노소재에 DNA와 피부세포가 잘 붙을 수 있도록 돕는 생체 친화성 물질을 결합해, 피부세포가 안정적으로 자랄 수 있는 동시에 미세한 산화 스트레스를 민감하게 감지할 수 있는 센서를 개발했다. 이 센서는 피부세포와 직접 맞닿아 있기 때문에, 일반적인 일상 자외선 조건에서도 피부 내에서 발생하는 매우 작은 활성산소 반응을 실시간으로 탐지할 수 있으며, 세포가 자외선에 적응해가는 ‘광적응’ 현상을 시각화하는 데도 성공했다.

□ 특히 이번 기술은 화장품 및 제약 산업에 유용한 분석 도구로 활용될 수 있다. 연구팀은 비타민 C, 비타민 E, 식물 추출물 등 다양한 항산화 성분을 피부세포에 적용한 뒤, 이 센서를 통해 세포 반응을 실시간으로 추적한 결과, 각 성분이 세포 내 산화 스트레스를 얼마나 효과적으로 줄이는지를 눈으로 확인하고 수치로 비교할 수 있었다. 이는 기존의 주관적이고 간접적인 실험 방식에 비해 훨씬 정밀하고 신뢰도 높은 분석이 가능함을 보여준다.

□ 이번 연구는 보건복지부의 혁신성장 피부건강기반기술개발사업과 과학기술정보통신부의 우수신진연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 세계적 권위의 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF: 14.1)에 2025년 9월 12일자로 온라인 게재되었다.

※ 논문명: Label-free and real-time monitoring of photoaging with high spatiotemporal resolution using an nIR fluorescent nanosensor array
※ 저자명: 조수연 (교신저자), 조영욱 (제1저자)
※ 학술지: Science Advances
※ 논문링크: https://doi.org/10.1126/sciadv.adt2296

9월 17일 수요일자 보도자료 - 첨부파일 참조