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스트레스 호르몬 실시간 검출하는 ‘몸 속’ 센서 개발

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2019년 01월 08일 05:00 프린트하기

-사진 제공 픽사베이

국내 연구팀이 스트레스를 받을 때 몸에서 분비되는 호르몬을 수시로 모니터링하는 체내 삽입형 전자소자를 개발했다.


선우성혁 서울대 화학생물공학부 연구원과 김태일 성균관대 화학공학부 교수, 최영진 세종대 나노신소재공학부 교수팀은 스트레스 호르몬인 ‘코르티솔’을 부신 표면에서 측정하는 플라스틱 소자를 개발해 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’ 7일자에 소개했다.


코르티솔은 스트레스를 겪을 때 분비되는 호르몬을 하나다. 지속적으로 과도하게 분비되면 인체의 항상성이 무너져 심혈관계나 면역계, 소화계, 생식계의 만성 질환과 우울증을 일으킨다. 코르티솔 분비량을 측정해 스트레스 정도를 확인하고 대처하려는 노력이 많지만, 침이나 혈액을 이용하는 기존 측정 방식으로는 실시간 모니터링이 불가능하다는 한계가 있었다.


선우 연구원팀은 부신에서 코르티솔이 분비될 때 전기 신호를 발생한다는 사실에 주목하고 반도체 공정을 이용해 두께가 수 마이크로미터(100만 분의 1m)에 불과한 휘는 플라스틱 전기생리 센서를 개발했다. 쥐를 대상으로 인공적으로 코르티솔을 분비하는 실험과, 쥐를 강제로 헤엄치게 해 일시적으로 스트레스 상황을 맞게 하는 실험을 한 뒤 이 센서로 스트레스를 측정해 본 결과, 스트레스를 심하게 겪을수록 부신 피질과 부신 수질에서 전기 신호가 증가한다는 사실을 확인했다. 스트레스 상황에서 부신이 코르티솔을 발생시키며, 그 발생 여부를 전기 신호를 통해 모니터링할 수 있음을 밝힌 것이다. 이 센서는 체내에서 9주 이상 안정적으로 작동했으며, 조직의 손상도 별로 없었다.


연구팀은 이 기술을 이용해 스트레스 호르몬 과다 분비로 고통 받는 환자의 이상 코르티솔 분비를 실시간으로 감지하고, 내분비 기관 연구에 응용할 수 있을 것으로 예상했다. 호르몬이 비정상적으로 분비되면 전기자극을 통해 제어할 수 있을 것으로 기대했다. 연구 공동 책임자인 최 교수는 “모니터링을 역 이용해 간단한 전기 자극을 통해 스트레스가 질병으로 발전하는 것을 막을 수 있을 것”이라고 말했다.

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