반창고처럼 피부에 붙여 운동장애 진단·치료

반창고처럼 피부에 붙이면 파킨슨병 등 운동장애 상태를 실시간으로 모니터링하고, 징후를 분석·진단해 치료까지 하는 착용형(웨어러블) 나노소자를 국내 연구진이 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단(단장 현택환)의 김대형 서울대 교수 연구팀은 나노물질을 이용해 운동장애 질환을 진단하고 약물 투여 등 치료까지 제공하는 착용형 나노장치를 개발했다.

이 장치에 쓰인 다양한 전자소자는 피부와 비슷하게 25%가량 늘어날 수 있어서 피부에 붙여도 가볍고 편하다. 패치형으로 제작됐기 때문에 손목 부위에 붙여도 손목을 자유롭게 움직일 수 있다.

이처럼 휘거나 늘일 수 있는 전자소자를 만들 수 있는 것은 나노기술의 힘이다. 기존에 사용되던 단단한 고성능 소재를 얇은 나노 막으로 만들어 신축성을 높인 것이다.

이 장치 안에는 나노박막 센서, 메모리 소자, 치료용 약물, 히터 등 다양한 전자소자가 들어 있다.

센서가 운동장애의 패턴을 상시 측정하면, 메모리 소자에 측정 결과가 저장된다. 히터는 이 정보를 바탕으로 내려진 진단 결과에 따라 피부에 투여하는 약물의 양을 온도로 조절한다. 온도를 높이면 약물 투여량이 늘어난다.

이런 특성은 파킨슨병, 수전증, 간질 등 데이터를 정량적으로 측정해 실시간으로 진단해야 하는 운동장애 질환 치료에 적합하다.

연구팀은 반도체를 만들듯 기판 위에 나노전자소자를 배열하고, 이를 유연한 패치에 인쇄해 이 장치를 제작했다. 기존 반도체 공정을 변형한 것이어서 대량생산이 가능해 앞으로 의료산업 분야와 전자산업에 영향을 줄 것으로 기대된다.

김 교수는 “스마트폰, 스마트시계 등 모바일 기기와 연동해 활용하면 원격 진료 등 새로운 시장을 창출하는 데 이바지하는 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

그는 이 장치 안에 배터리와 무선장치를 탑재해 스마트시계와 연결하는 방안 등을 연구할 방침이라고 밝혔다.

탑재된 부품 중 메모리소자는 저전력으로 구동되는 차세대 저항 메모리여서 모바일 기기와 연계하는 데 유리하다.

이 연구결과는 지난달 31일 세계적 학술지인 ‘네이처 나노테크롤로지’(Nature Nanotechnology)에 발표됐다. 김 교수는 서울대 교수로 임용된 지 2년 반 만에 순수 국내연구로 이 같은 성과를 냈다.

현택환 IBS 나노입자연구단장은 “IBS의 전폭적인 지원이 있었기 때문에 짧은 시간에 세계적인 성과를 낼 수 있었다”고 말했다.

IBS 나노입자연구단의 김대형 서울대 교수팀

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