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알코올 중독 치료, 초저전력 바이오센서가 돕는다!

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2018년 04월 11일 04:00 프린트하기

알코올이나 약물 중독 환자의 경우 지속적으로 체내 약물 상태를 관리하는 것이 중요하다. 하지만 현실적으로 온종일 보호자가 환자 곁에서 복용 여부를 감시하기는 어렵다.

 

이를 대신하기 위해 무선으로 작동하는 바이오 센서를 몸에 차거나 심은 다음 스마트워치와 같은 웨어러블 기기와 연계해 체내 물질 상태를 측정하는 기술이 연구되고 있다. 이때 데이터 측정 정확도와 휴대성 강화, 전력사용 최소화 기술 등이 중요하다.

 

최근 초저전력으로 장기간 충전없이 쓸 수 있는 바이오센서가 개발돼 동물 대상 전임상 시험을 앞두고 있다. 피부 상피세포 아래 심을 수 있을 만큼 작은 크기라 휴대성도 높기 때문에 상용화 가능성이 높으리란 전망이다.

 

 

초소형 초저전력 바이오센서로 동전과 비교한 모습니다.-University of California San diego
초소형 초저전력 바이오센서로 동전과 비교한 모습니다.-University of California San diego

 

미국 캘리포니아대 샌디에고캠퍼스 전자공학과 드루 홀 교수팀이 소비 전력이 스마트폰의 100만분의 1인 약 970nW(나노와트, 10억분의 1W) 수준인 초저전력 음주 측정 센서를 개발, 10일 '2018 국제전자전기공학회(IEEE) 정기통합순환회의(CICC)‘에서 발표했다.

 

체내 알코올이나 약물의 양은 일정 시간 간격으로 혈액을 채취해 재는게 가장 정확하지만 중독 환자에게 이를 기대하기란 사실상 불가능하다.

 

연구팀이 개발한 칩은 부피 1cm3의 초소형 크기로 상피세포 사이 체액 내로 주입해 무선으로 스마트시계와 연결돼 데이터를 송수신한다. 칩은 알코올 농도와 PH 농도 등 두가지 정보를 동시에 측정해 정밀도를 높였다. 먼저 칩 표면을 알코올과 선택적으로 반응하는 알코올 산화 효소로 코팅해 그 농도를 1차 측정하며, PH센서가 들어있어 알코올로 인한 체내 수소이온 농도 변화를 2차로 감지하는 식이다.

 

홀 교수는 “두 정보를 통합해 전기적 신호로 바꿔 스마트 기계로 보내면, 프로그램을 통해 체내 알코올 수치를 확인할 수 있다”고 말했다. 현재 돼지 피부세포를 희석한 사람의 체액을 넣고 알코올 혼합물의 양을 재는데 성공했으며, 향후 살아있는 동물을 이용해 전임상을 실시할 계획이다.

 

그는 “전력충전 걱정없이 쓸 수 있는 바이오 센서”라며 “음주 뿐아니라 약물 복용 중독 관리를 필요로 하는 환자에 폭넓게 적용될 것”이라고 전망했다.

 

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