[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술원(KAIST)은 웨어러블 플랫폼소재 기술센터 배병수 교수팀이 KIST 이원령 박사, 서울대학교병원 정승환 박사와 공동으로 유연한 기판 상에 기계적으로 안정적인 마이크로니들이 접합돼 말초동맥질환 진단에 응용할 수 있는 메디컬 센서 플랫폼 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

웨어러블 진단 기기는 부드러운 기판 소재 위에 얇은 막 형태의 센서를 제작해 생체 전기신호(심전도, 근전도, 뇌파 등)와 생화학 신호(포도당, 젖산, pH 등)를 측정함으로써 심장질환, 뇌 질환, 당뇨병, 대사질환 등 다양한 질병의 진단에 활용이 기대되어 의료기기용 소자로서 주목을 받고 있다.

하지만 접근할 수 있는 체액이 땀, 눈물 등으로 제한됨에 따라 상시 모니터링에 대한 제한점이 있었다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 자체적으로 개발한 솔-젤(Sol-Gel) 합성공정을 통해 만들어진 실록산(Si-O-Si) 골조 기반의 폴리머를 마이크로니들 소재로 활용해 상시 체액 모니터링이 가능한 웨어러블 마이크로니들 생화학 센싱 플랫폼을 완성했다.

연구과정을 보면 이번 플랫폼의 유용성을 보여주기 위해 마이크로니들에 pH에 대해 표면에너지의 변화를 보이는 폴리어날린을 증착했다.

이후 폴리어날린을 이용한 마이크로니들 pH 센서는 돼지 피부 1000번 삽입 실험을 통해 1.5 mm의 굽힘 변형 실험 후에도 80% 이상의 센서 감도를 유지하는 높은 기계적 안정성을 보여줬다.

또 웨어러블 마이크로니들 pH 센서를 활용해 말초동맥질환 모델의 피부 근접 체액의 pH 분포도를 측정했다.

이 과정에서는 경증 또는 만성 말초동맥질환이 있는 환자 대부분은 질병의 발생이나 진행을 인지할 수 있는 임상 증상을 나타내지 않는다.

그러나 pH 변화를 모니터링하면 저산소증으로 인한 젖산증을 감지할 수 있고 결과적으로 허혈성 손상으로 인한 조직 손상을 적절히 감지할 수 있다.

이 연구결과에 의하면 이번에 개발한 센서는 피부 아래 웨어러블 디바이스의 생화학적 분포 분석 기술에 보편적으로 적용할 수 있음을 보였다.

웨어러블 플랫폼소재 기술센터 배병수 교수는 "딱딱한 마이크로니들을 부드러운 유연한 기재에 접합시킨 질병 진단 마이크로 니들 필름을 피부에 부착해서 말초동맥질환은 물론 당뇨병, 대사질환 등에 생화학 진단을 하는 웨어러블 디바이스로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이 연구는 한국연구재단의 선도연구센터 웨어러블 플랫폼 소재 기술센터의 지원을 받아 수행됐고 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재됐다.