[쿠키과학] “당뇨발 절단 공포, 그만”… KAIST, 스마트 패치 개발

KAIST가 채혈 없이 스마트폰 터치만으로 당뇨발 상처 상태를 실시간 진단해 합병증에 따른 신체 절단 위험을 선제적으로 막는 무선 스마트 드레싱 패치를 선보여 화제다.

KAIST 기계공학과 박인규 석좌교수팀은 한밭대 하지환 교수, 한국기계연구원 정준호 책임연구원, 미국 캘리포니아공대(Caltech) 웨이 가오 교수팀과 공동으로 당뇨성 궤양 관리를 위한 ‘무선·무전원 기반 광전자 다중 모달 센서 패치’를 개발했다.

이 기술은 반복적 채혈 없이 환부의 포도당 농도, 산성도(pH), 온도 변화를 실시간 분석해 스마트폰으로 즉시 확인할 수 있다.

연구팀은 전기방사 공법을 적용해 상처 상태에 따라 색이 변하는 기능성 나노섬유 드레싱을 제작했다.

이 드레싱은 환부 포도당 농도가 높아지거나 감염으로 산성도가 변하면 색상이 달라져 위험 신호를 육안으로 보여준다.

특히 조직 괴사로 이어질 수 있는 이상 징후를 피부 절개나 채혈이 필요 없는 비침습 방식으로 장기간 추적 관찰할 수 있다.

연구팀은 정확도를 높이기 위해 패치 내부에는 초소형 LED와 포토다이오드를 배치했다.

이는 드레싱 색 변화를 빛 반사율로 측정해 정량적 전기 신호로 변환함으로써 주변 조명 변화와 상관없이 안정적 데이터를 확보할 수 있다.

또 근거리무선통신(NFC) 유연 회로를 탑재해 별도 배터리 없이 스마트폰을 센서 근처에 대는 것만으로 전력을 공급받아 작동한다.

연구팀은 실용성을 높이기 위해 소모품인 나노섬유 드레싱과 재사용 가능한 무선 전자 패치를 분리 가능한 모듈형으로 설계해 비용 부담을 줄였다.

이를 쥐를 이용해 실험한 결과 박테리아 감염에 따른 환부 상태 변화를 상용 혈당계와 유사한 수준으로 정밀하게 감지했다.

특히 환자가 신발을 신었거나 깁스를 한 상태에서도 무선으로 상처를 진단할 수 있어 임상 현장 활용도가 높을 것으로 기대된다.

박 석좌교수는 “매일 바늘로 손가락을 찔러야 하는 당뇨 환자 고통을 덜어주려 시작한 연구가 합병증 선제 진단 기술로 이어졌다”며 “향후 다양한 만성질환 무채혈 진단 기술로 확장할 핵심 원천기술이 될 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구에는 조석주 박사와 하지환 교수가 공동 제1저자로 참여했고, 연구결과는 지난 3월 26일 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 표지논문으로 게재됐다.
(논문명: Wireless, Battery-Free, Optoelectronic, Multi-Modal Sensor Integrated With Colorimetric Dressing for Diabetic Ulcer Management)

이재형 기자 jh@kukinews.com