비침습적 건강 모니터링을 가능하게 하는 혁신적인 땀 분석 장치

한국과학기술원(KIST) 연구진은 노스웨스턴 대학교 존 A. 로저스 교수와 공동으로 신체 활동 없이 피부를 통해 약물을 전달하여 땀 분비를 촉진하는 땀 모니터링 장치를 개발했다고 발표했습니다. 땀을 유도하기 위해 신체 운동을 필요로 했던 기존 방식과 달리, 이 장치는 땀샘을 자극하는 약물을 피부를 통해 직접 전달합니다.

땀에는 당뇨병부터 유전 질환까지 다양한 건강 상태를 추적할 수 있는 바이오마커가 포함되어 있습니다. 혈액 채취와 달리 땀 채취는 통증이 없기 때문에 사용자들이 선호합니다. 그러나 이전에는 땀에서 충분한 영양분이나 호르몬을 얻으려면 격렬한 신체 활동이 필요했기 때문에 이동이 제한된 사람들에게는 문제가 되었습니다.

장치 개발 연구팀은 약물이 함유된 하이드로젤에 전류를 흘려 땀샘에 약물을 전달할 수 있는 유연한 장치를 개발했습니다. 이 장치는 작고 부드러워 피부에 쉽게 부착할 수 있습니다. 약물에 의해 유도된 땀은 장치 내부의 미세유체 채널로 수집되어 바이오센서를 통해 바이오마커를 분석합니다. 이를 통해 땀 속 바이오마커를 분석하여 검사에 소요되는 시간 소모적인 병원 방문을 줄이고, 검사 중 바이오마커 오염 위험을 줄여 정확도를 향상시킵니다.

연구팀이 개발한 기기를 낭포성 섬유증 영유아에게 부착하여 땀 내 바이오마커인 염화물 농도를 확인했습니다. 그 결과는 병원에서 채취한 땀을 분석하는 기존 방식과 유사했으며, 정확도는 98% 이상이었습니다. 또한 피부 온도와 pH 값을 측정하여 기기의 피부 안정성을 확인했습니다. 낭포성 섬유증은 주로 영유아기에 나타나므로 질병 진행 및 신체 상태에 대한 지속적인 모니터링이 필요합니다. 이 기기를 사용하면 집에서도 쉽게 모니터링할 수 있어 영유아와 보호자의 심리적, 신체적 스트레스를 줄일 수 있습니다.

이 새로운 장치는 건강한 성인을 대상으로 비침습적 땀 기반 질병 모니터링 기술을 확장하는 데 도움이 됩니다. 또한, 경피 약물 전달 기술은 땀 분비를 유도하는 데 사용될 뿐만 아니라 피부 질환이나 상처와 같은 국소 부위에 약물 전달 속도를 높여 치유를 촉진하는 데에도 활용될 수 있습니다.

KIST 바이오닉연구센터 김주희 박사는 "노스웨스턴대와 2년간의 공동연구를 통해 기존 땀 유도 방법의 문제점을 해결했을 뿐만 아니라 임상시험에도 성공해 상용화에 한 걸음 더 다가섰다"고 밝혔습니다.

존 A. 로저스 교수는 "앞으로 성인을 포함한 대규모 임상 시험과 상용화를 진행할 계획입니다."라고 덧붙였습니다.

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받는 KIST 주요사업 및 우수신진연구자지원사업(RS-2023-00211342)의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 국제 학술지 "바이오센서 & 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)" (IF 12.6) 최신호에 최근 온라인 게재되었습니다.

해당 연구 결과는 ScienceDirect 저널 에 게재되었습니다.