미 캘텍 연구진, 저널 ‘네이처 생명공학’에 논문

(서울=연합뉴스) 한기천 기자 = 땀 분석을 통해 혈액의 대사물질과 영양분 농도를 상시 모니터하는 ‘웨어러블 센서(wearable sensor)’가 미국 캘리포니아 공대(Caltech) 과학자들에 의해 개발됐다.

이전에 개발된 센서는 대부분 농도가 높게 나타나는 전해질, 포도당, 젖산 등을 감지했다. 반면 새로 개발된 땀 센서는 이보다 감응도가 높아, 땀에 함유된 훨씬 낮은 농도의 화합물을 감지할 수 있고, 대량 생산도 용이하다고 한다.

캘텍의 가오 웨이 의료공학 조교수팀은 이런 내용의 논문을 저널 ‘네이처 생명공학(Nature Biotechnology)’에 발표했다.

25일 온라인(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 새로 개발된 센서는, 혈중 대사물질이나 영양분이 비정상적인 수위를 보이는 심혈관 질환, 당뇨병, 신장 질환 등의 환자를 지속해서 모니터하는 데 편리하다.

환자 입장에선 자신의 몸 상태를 당당 의사에게 더 신속하고 정확하게 알릴 수 있고, 피하 주사 등 채혈과 검사 과정의 고통이나 불편도 피할 수 있어 일거양득이다.

웨어러블 센서
레이저로 음각한 ‘땀 분석’ 탄력 센서 . [캘텍 제공]

가오 교수는 “잠정적으로 이 웨어러블 땀 센서는, 분자 수준에서 건강 상태 변화를 신속하고 지속적이고 비침습적인 방법으로 잡아낼 수 있다”라면서 “개인별 맞춤형 모니터, 조기 진단, 적시의 의료적 개입 등이 가능할 것”이라고 말했다.

이 센서는 미세관과 미세 유체 소자 흐름의 특성을 분석하고 활용하는 ‘미세 유체 공학(microfluidics)’을 기반으로 개발됐다.

센서의 정확도를 높이려면 땀 증발과 피부 오염의 영향을 최소화해야 하므로 미세 유체 역학은 가장 이상적인 기반 기술로 여겨졌다.

앞서 이 기술로 개발된 웨어러블 센서 는 대부분, 복잡하고 비용도 많이 드는 ‘석판 증발 공정(lithography-evaporation process)’을 거쳐 만들어졌다.

대신 가오 교수팀은 원판 소재로 그래핀을 썼고, 이산화탄소 레이저로 미세한 ‘유체 공학’ 채널을 새겨넣었다.

연구팀은 이 센서의 주요 측정 목표로 호흡 속도, 심장 박동 수, 요산 및 타이로신 농도 등을 정했다.

타이로신은 대사 질환, 간 질환, 섭식 장애, 신경·정신 질환 등의 지표 물질이다. 요산 수위가 높아지면 최근 세계적으로 증가세를 보이는 통풍(gout)이 올 수 있다.

가오 교수는 “이 센서로 모이는 건강 정보는 관련 연구와 의학적 치료에 매우 유용할 것”이라고 강조했다.

cheon@yna.co.kr
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