붙여서 여드름 치료하는 투명 온열패치, 무선 충전도 가능
양자컴퓨터에 활용 가능한 AI 알고리즘 개발
[오피니언뉴스=김상혁 기자] 항암치료의 패러다임이 바뀔 수 있을까요? 암세포에 일종의 표식을 달고 이를 정밀 타격할 수 있는 새로운 면역 치료법이 개발됐다고 합니다. 우리 몸의 면역력으로 암세포를 이겨낼 수 있는 길이 열린 것입니다.
◆ 암세포만 골라 정밀 타격
한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 김인산·양유수 연구팀은 다양한 종류의 암에 표적 신호 물질을 붙이고, 체내 면역세포를 효과적으로 활성화시킬 수 있는 나노입자 개발에 성공했다고 밝혔습니다.
암 치료법으로는 외과 수술, 항암 요법, 방사선 요법 등이 주로 사용됩니다. 최근 들어서는 체내 면역세포를 활성화 시키는 방법이 주목 받고 있습니다. 부작용이 기존 치료법보다는 적다는 장점이 있지만, 암세포들이 면역세포를 피하는 능력이 있어 환자마다 효과가 다르다는 단점도 있습니다.
연구팀은 세포가 방출하는 나노 크기 입자의 '엑소좀'을 이용해 항암 면역 나노입자를 개발했습니다. 이 나노입자는 암세포만 선택적으로 결합해 '꼬리표'를 달아줍니다. 때문에 암세포는 회피가 불가능해지고, 면역 세포가 이 꼬리표를 인식하고 정밀타격하게 됩니다.
특히 실험 결과 일부 암에만 적용되는 것이 아니라 유방암, 대장암, 림프종 등 다양한 암에서 뛰어난 항암 면역을 일으키는 것이 확인됐다고 합니다.
여기에 기존 면역 항암제를 투여하면 암에 대한 기억 면역을 유도해 재발까지 막을 수 있다는 효과도 확인됐다는 것이 연구팀의 설명입니다.
다만 대량 생산이 어렵고, 엑소좀 구성이 복잡해 품질 유지 관리도 어렵다는 점이 한계로 꼽힙니다.
◆ 붙여서 여드름 치료하는 투명 온열패치
'여드름'은 사춘기의 상징이지만 최근에는 나이와 상관없는 흔한 피부질환으로 많은 이들에게 고민을 던져줍니다. 그런데 여드름을 포함한 각종 피부질환을 나노기술을 이용한 투명 온열패치로 치료하는 방법이 개발됐습니다. 휴대도 간편하고 무선 충전까지 된다고 합니다.
기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 박장웅 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 이상영 교수팀, 밀라노대학과 공동으로 피부에 부착해 여드름과 염증을 치료하는 투명 온열패치를 개발했다고 밝혔습니다.
여드름을 비롯한 많은 피부질환은 따스한 열을 가해주는 온열 요법으로 치료합니다. 열을 가한 부분의 혈관이 확장되면 혈액순환이 활발해져서 염증이 완화됩니다. 피부를 구성하는 콜라겐 분자의 운동이 활발해지면 약물의 침투를 돕기 때문입니다.
연구팀이 개발한 패치는 가볍게 누르면 열이 발생합니다. 그리고 얇고 투명하고 무선 충전까지 가능합니다. 덕분에 휴대까지 간편해 미용과 편의성을 동시에 구현한 결과물이라고 연구진은 설명했습니다.
실험 결과 1분 정도 열을 가했더니 혈류량이 13분 동안 증가하고 수분 흡수량도 1.9배 늘어났다고 합니다. 향후 미용과 의료 분야 뿐 아니라 웨어러블 기기 플랫폼 활용도 기대됩니다.
◆ AI를 뛰어넘는 새로운 AI
양자 컴퓨터는 연산 방법이 기존 컴퓨터와는 다릅니다. 때문에 정보 처리 및 연산 능력은 월등하나 AI 기술인 기계학습에 적용하기는 좀 어렵다는 단점이 있었는데요.
그런데 국내외 연구진이 양자 컴퓨터용 AI 알고리즘을 개발했다는 소식입니다. 이론적으로는 현재 AI 성능을 크게 앞설 것으로 기대됩니다.
KAIST는 전기및전자공학부 및 AI 양자컴퓨팅 IT 인력양성연구센터장 이준구 교수 연구팀이 독일 및 남아공 연구팀과의 협력 연구를 통해 '비선형 양자 기계학습 AI 알고리즘'을 개발했다고 밝혔습니다.
양자 컴퓨터는 본질적으로 일차 방정식을 잘 푸는 '선형적' 성질을 가지고 있습니다. 때문에 이차·삼차 방정식처럼 복잡한 데이터를 다루는 '비선형적' 기계학습에는 다소 불리했는데요. 기계학습의 필수인 '데이터 특징 분류' 역시 양자 컴퓨터의 취약 영역입니다.
이는 정보 공간을 인식하는 차원이 낮기 때문입니다. 평면으로 그려진 2차원 그래프의 값들을 입체적인 3차원 공간으로 봤을때, 한데 모여있는 데이터가 사실 상하 공간적으로는 떨어져 있다는 것을 예로 들 수 있습니다.
이처럼 '공간'을 다루기 위해서는 '비선형 커널 기술'이 필요합니다. 커널은 기계학습에 쓰이는, 데이터 간 유사성을 정량화하는 함수입니다.
양자 컴퓨팅의 정보 처리 기본 단위는 '큐비트'입니다. 또 양자 컴퓨팅은 병렬 계산에 능합니다. 이때 '비선형 커널 기술'이 양자 컴퓨터의 특성과 뭉치면 엄청난 시너지를 낼 수 있습니다.
연구팀이 개발한 양자 컴퓨터 AI 알고리즘을 이용, 저차원 입력 공간에 존재하는 데이터를 큐비트로 표현합니다. 그런데 양자 컴퓨팅은 큐비트의 개수가 많을 수록 정보 공간 차원이 증가합니다. 때문에 적은 계산량으로도 막대한 연산이 가능해집니다.
이론적으로 고차원 정보처리에 있어 기하급수적으로 뛰어난 성능을 낼 수 있는 것입니다. 덕분에 대규모 계산량이 필요한 현재 AI 기술을 능가할 것으로 평가받고 있습니다.
연구에 참여한 박경덕 연구교수는 "복잡한 비선형 데이터의 패턴 인식 등을 위한 양자 기계학습 알고리즘으로 활발히 사용될 것"이라고 말했습니다.
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