국내 연구진이 포함된 공동 연구팀이 매번 피를 뽑지 않고도 당뇨 환자의 상처 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 혁신적인 '스마트 드레싱 패치'를 개발했다. 조직 괴사로 이어질 수 있는 당뇨성 궤양(당뇨발)을 선제적으로 관리하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규 석좌교수 연구팀이 한밭대 하지환 교수, 한국기계연구원 정준호 연구원, 미국 캘리포니아공과대 웨이 가오 교수와의 공동 연구를 통해 당뇨성 궤양 관리를 위한 '무선·무전원 기반 광전자 다중 모달 센서 패치'를 개발했다고 14일 밝혔다.
이번에 개발된 패치는 빛과 전기 신호를 동시에 활용하는 고도의 '광전자 센서'와 상처를 보호하는 '기능성 드레싱'을 하나로 결합한 형태다. 환부의 포도당 농도, 산성도(pH), 온도 변화 등 여러 생체 정보를 동시에 측정해 실시간으로 분석할 수 있는 것이 특징이다.
연구팀은 미세한 섬유를 뽑아내는 전기방사 공법을 활용해 '기능성 나노섬유 드레싱'을 제작했다. 이 드레싱은 당뇨발 환부에서 포도당이 증가하거나 산성도가 변하면 그에 맞춰 색상이 변하도록 설계됐다. 상처 상태가 악화되면 드레싱 색이 달라지기 때문에, 환자나 의료진이 이상 징후를 육안으로도 쉽게 알아차릴 수 있다. 피를 뽑거나 피부를 절개하지 않는 비침습적 방식으로도 장기간 상처 추적 관찰이 가능해진 것이다.
여기에 정밀함을 더하기 위해 유기발광다이오드(LED)와 포토다이오드(빛 감지 반도체 센서)로 구성된 광전자 시스템이 탑재됐다. 센서가 드레싱의 미세한 색상 변화를 빛의 반사율로 측정해 전기 신호로 변환하는 방식이다. 이는 단순히 카메라로 촬영해 분석하는 기존 방식보다 주변 조명의 영향을 거의 받지 않아, 어떤 환경에서도 훨씬 정확하고 안정적인 데이터를 제공한다.
특히 이 패치는 근거리무선통신(NFC) 기술을 기반으로 한 유연 회로를 적용해, 별도의 배터리나 전원 연결 없이 구동된다는 장점이 있다. 환자가 평소 사용하는 스마트폰을 패치 근처에 가져다 대면 무선으로 전력이 공급되며, 그와 동시에 측정된 상처 데이터가 스마트폰 앱으로 즉시 전송된다. 복잡한 의료 장비 없이도 언제 어디서나 스마트폰 하나로 환부 상태를 확인하고 신속하게 대응할 수 있는 길을 연 셈이다.
연구를 주도한 KAIST 박인규 석좌교수는 "매일 바늘로 손가락을 찔러 혈당을 재야 하는 당뇨 환자들의 고통을 덜어주려는 아이디어에서 출발한 연구가, 당뇨발 합병증을 선제적으로 진단하는 기술로 발전했다"고 연구 배경을 설명했다.
이어 박 교수는 "이번에 확보한 기술은 향후 당뇨뿐만 아니라 다양한 만성질환의 무채혈 진단 영역으로 확장될 수 있는 핵심 원천기술이 될 것"이라고 강조했다.