반창고처럼 피부에 붙여 파킨슨병 등의 운동장애를 실시간으로 관찰하고 약물 투입량까지 조절할 수 있는 착용형(웨어러블) 나노전자소자가 국내 연구진에 의해 개발돼 전 세계 이목을 끌고 있다.
1일 미래창조과학부에 따르면 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 김대형 조교수팀(서울대 화학생물공학부)은 '피부 부착형 차세대 웨어러블 나노소자'를 세계 최초로 개발했다. 나아가 김 교수는 이 나노소자로 일종의 '나노 전자패치'를 만드는 데 성공했다.
연구팀에 따르면 피부와 거의 동일하게 늘어나는 '나노박막센서'와 '나노박막·입자 메모리', '전자히터' 등을 개발하고, 여기에 약물전달 등의 치료까지 가능한 시스템을 얹어 파스 형태의 진단·치료장치를 개발했다.
이 것을 손목에 붙이면 운동 장애 패턴을 상시 측정하고 모니터링 할 수 있다. 측정 데이터는 파스 내 메모리에 자동 저장된다. 주치의는 이 빅데이터를 무선랜을 통해 접속해 다운로드 받은 후 신체 바이오리듬 패턴 분석과정을 거쳐 질병 징후를 진단한다. 이럴 경우, 정량적인 데이터 분석이 가능해져 오진 가능성을 획기적으로 낮출 수 있다.
함께 부착된 전자히터는 나노입자에 들어있는 치료약물이 환자의 신체상태에 맞춰 피부에 빠르게 혹은 느리게 투여될 수 있도록 제어하는 역할을 한다. 김 교수는 "증세가 악화될 경우 전자히터는 화상을 입지 않을 정도의 온도(45도 이하)로 열을 내 약물 전달 속도를 3배 이상 촉진시킨다"고 밝혔다.
김 교수에 의하면 패치에 결합된 메모리의 경우, 일반 메모리 장치의 100분의 1 전력만으로도 구동된다. 게다가 기존 반도체 공정 기술을 변형시켜 사용할 수 있기 때문에 대량 생산에도 용이하다.
다만, 이 전자패치는 전력공급 및 무선랜 등의 기능을 활용하기 위해 '갤럭시기어'와 같은 스마트시계와 연동돼야 한다. 휘거나 구부리고 비틀어도 파손되지 않는 나노미터급 두께의 배터리나 무선모뎀이 아직 개발되지 않았기 때문이다.
김 교수는 "이번 성과가 차세대 피부 부착형 헬스케어 전자기기의 연구개발을 선도하는 계기가 될 것"이라며, "스마트폰과 같은 모바일기기와 연동해 활용될 경우 원격진료 등 신시장 창출에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
연구팀은 이 장치를 파킨슨병, 수전증, 간질 등 데이터를 정량적으로 측정해 실시간으로 진단해야 하는 운동장애 치료에 활용할 수 있다고 설명했다.
하지만 이 제품의 상용화까지는 외부 변수가 적지 않은 편이다. 대한의사협회와 첨예한 의견대립을 보이고 있는 원격의료(의료법 개정안)와 밀접한 관련이 있기 때문이다.
한편 김 교수는 지난 2011년 MIT테크놀로지 리뷰에서 '35세 이하의 세상을 바꿀 위대한 과학자 35인'에 선정된 인물(당시 34세)이다. 그는 또 올 초 한국공학한림원이 선정한 '미래 100대 기술과 주역' 중 학계에서 최연소 주역으로 선정됐다.
현택환 IBS 나노입자 연구단장은 "이번 연구결과는 100% 순수 국내 과학기술 역량으로 일궈낸 사례로 미국 하버드나 MIT 같은 최고 대학 조교수들도 이루기 힘든 일"이라며 김 교수의 연구성과를 높게 샀다.
이번 연구성과는 세계 최고 국제학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 지난달 31일자로 실렸다.
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