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질환 진단·치료 패치형 의료기기 상용화 '초읽기'
여드름 치료·임신중독증 진단기 등 제품화 기대
[기사입력 2020-07-14 06:45]
△패치형 의료기기 기술들이 잇따라 등장하고 있다.

피부에 붙여 각종 질환을 진단하고 치료하는 패치형 의료기기 기술들이 잇따라 등장했다.

14일 업계에 따르면 국내에서 여드름 치료 온열 패치, 임신중독증 조기 진단 패치 등을 개발, 상용화가 기대되고 있다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 박장웅 교수와 UNIST 이상영 교수, 밀라노대학 공동 연구팀은 여드름 치료를 위한 투명한 온열 패치를 개발했다.

여드름과 염증 등 피부 질환 치료에 쓰이는 온열 패치는 피부에 열을 가해 혈액 순환을 촉진하고 신경 피로를 완화함으로써 치료를 돕는 방법이다.

기존 온열 패치는 구동 모듈과 배터리를 필요로 해 부피가 크고 외관상으로도 쉽게 눈에 띄는 문제가 있었다.

연구팀은 전극, 배터리, 무선통신 장치 등 모든 요소를 투명하고 유연하게 구현해 미용과 편의성을 동시에 갖춘 온열 패치를 개발했다.

핵심 부품인 전극에는 신소재 '메탈릭 글래스'를 적용했다.

합금의 일종인 메탈릭 글래스는 일반 금속보다 신축성이 좋고 전기적 특성도 우수하다.    

메탈릭 글래스를 미세한 그물 구조로 만든 뒤 그물 사이 빈 공간을 나노와이어(나노미터 두께의 얇은 실)로 채워 전도성이 높고 유연한 투명 전극을 구현했다.

배터리는 '전기수력학 프린팅'(Electro-hydrodynamic jet-printing) 기법을 이용해 투명하게 제작했다.

전극 물질과 전해질을 잉크처럼 써서 부품 위에 찍어내는 방식은 잉크젯 프린팅과 같지만, 정전기적 힘으로 잉크를 미세하게 조정함으로써 마이크로미터(㎛·1000분의 1㎜) 단위로 정밀하게 출력할 수 있는 기법이다.

전극과 배터리를 통신 회로와 연결해 무선 충전도 가능하다.  

이렇게 개발한 온열 패치를 피부에 부착해 1분 정도 온열을 가한 결과 혈류량이 13분 동안 늘어나고 수분 흡수도 평상시보다 1.9배 증가한 것으로 나타났다.

광주과학기술원(GIST) 기계공학부 이종호 교수팀은 최근 피부에 직접 부착해 인체 내 전력 전송을 위한 유연한 마이크로 발광다이오드(LED) 패치를 개발했다.

마이크로 LED 패치 개발로 향후 안정적인 전력 공급을 통해 수명 연장과 삶의 질을 높일 수 있는 다기능 고성능 삽입용 헬스케어 기기 개발뿐 아니라 피부 치료와 미용 용도로도 활용 가능할 것으로 기대된다.

그간 인체 내 전력량 부족 문제는 다기능 고성능 인체삽입 헬스케어 기기 출현의 가장 큰 제약 중 하나로 꼽혀왔다.

이를 극복하고자 최근에 주변 빛을 흡수해 발전할 수 있는 인체 삽입 태양전지 관련 연구가 진행되고 있으나 실내, 야간, 또는 삽입된 부위가 옷으로 가려질 경우 광량이 부족해 충분한 전력을 생산할 수 없다는 한계가 있다.

이번에 개발한 마이크로 LED 패치는 피부에 직접 부착해 태양전지가 통합된 인체 삽입 기기에 능동적으로 전력을 공급 할 수 있다.

이종호 교수는 이번 연구의 성과물인 빛을 매개로 한 능동적 전력 공급 방법은 간단하면서도 필요할 때 언제나 인체에 전력을 공급할 수 있어 인체의 기능을 보조하는 새롭고 다양한 기술 개발에 기여할 수 있을 것으로 내다봤다.

부산대학교 바이오소재과학과 양승윤·안범수 교수, 광메카트로닉스공학과 김규정 교수, 부산대병원 산부인과 이규섭·김승철 교수팀은 진단패치를 개발, 피부에 1분간 부착하면 극미량(나노그램)으로 존재하는 바이오마커를 검출, 신속·정확한 임신중독증 조기 진단이 가능함을 입증했다.

연구팀이 개발한 나노다공성 구조의 마이크로니들 무통 진단패치는 임신중독증 관련 바이오마커 3종을 한 번에 검출해내어 채혈수준으로 진단의 정확도를 높이고 결과를 1시간 안에 확인 가능하다.

연구팀은 또 휴대용 형광 분석 장치와 스마트폰을 연결해 쉽게 결과를 확인할 수 있어 현장 진단 기기로서의 가능성도 확인했다.

연구팀은 임신중독증 조기진단이 가능한 채혈수준의 고감도 피부 진단 패치를 세계 최초로 개발, 휴대용 장비를 이용해 현장 확인이 가능해 신종 바이러스 감염 등 비대면이 필요한 시기이거나 저개발국가 등 진료가 힘든 장소에서도 진단 검사를 할 수 있을 것으로 내다봤다. 


강찬우 기자  ehealth@e-healthnews.com
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