경북대학교 Display / Organic Electronics Lab.
저널명: Materials & Design (ELSEVIER)
논문명: Light-adaptable artificial iris with dynamically scalable pupil-aperture function by radially patterned photochromic transition control
논문정보: Materials & Design, vol. 237 (2024) 112515
경북대학교 전자전기공학부 김학린 교수팀 (Asad Nauman 박사과정생 (1저자), 최준찬 박사 (공저자), 이재원 박사과정생 (공저자), 조영민 학부연수생 (공저자), 나준희 교수 (공저자, 충남대학교), 김학린 교수 (교신저자))은 전선을 통한 외부 별도의 전력 공급 없이 주변 광량에 따라 자가 반응하여 인간의 홍채 기능을 생체 모사할 수 있는 컨택트렌즈형 인공홍채 (artificial iris) 연구 성과를 발표하였다. 제안된 인공 홍채는 외부 광량에 따라 망막으로 투과되는 광량을 제어하기 위한 유효한 동공의 크기가 동적으로 빠르게 제어되어, 홍채결손과 같은 선천적, 후천적 질환의 해결 방안으로 향후 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 해당 연구 성과는 Elsevier지에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Materials & Design (IF: 8.4)에 1월호로 게재되었다.
인간의 홍채는 외부 주변광의 급격한 변화에 반응하여 동공의 크기를 수축하거나 확장하는 역할을 하며, 이는 시력과 눈부심에 영향을 미치는 중요한 생물학적 반사이다. 그러나 이러한 홍채의 결손은 외부 물리적인 손상이나 유전적인 원인으로 인해 발생할 수 있어 최근 콘택트렌즈형 인공홍채가 인간의 홍채 결손에 대한 해결책으로 제시되고 있으며, 실제 소프트 컨택트 렌즈의 전영역이 광변색 효과로 투과도 레벨이 조절되는 타입은 이미 해외에서 상용화되어 제품으로 출시되어 있는 상태이다. 단, 기존 제품은 광학 기능적으로는 인간 홍채의 기능을 보조적으로 제공할 수 있으나, 실제 인간의 홍채 동작 양상과는 거리가 있어 심미적 효과 및 사회적 활동 측면에서 기능적 효용성 한계가 존재했다.
제시된 인공홍채는 생체적합성 하이드로겔 매트릭스 내 분산된 광변색 안료 분자의 동적 스위칭 특성을 컨택트 렌즈 반경을 따라 연속적으로 변할 수 있도록 제어함으로써 실제 인간의 홍채 동작 특성을 모사할 수 있었다. 또한, 제안 기술은 기존 컨택트 렌즈 제조 공정과 호환성이 매우 높으며, 인간 홍채의 명순응 및 암순응 반응에 대응하여 빠르게 동공 크기 제어가 이루어져 향후 홍채결손을 앓는 환자들에게 의료 목적으로 상용화가 적극 기대된다. 특히, 제시된 인공 홍채는 홍채 영역을 인종에 따라 각기 다른 색으로 다양하게 구현할 수 있어 심미적 측면에서도 좀 더 자연스러운 인공 홍채 기술로 평가된다.
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