국내 연구진이 상처 부위의 시공간 온도 변화와 열전달 특성 추적을 통해 상처 치유 과정을 효과적으로 모니터링할 수 있는 무선 시스템을 개발했다.
권경하 KAIST 전기및전자공학부 교수 연구진은 류한준 중앙대 첨단소재공학과 교수 연구진과 함께 상처 치유 과정을 실시간으로 추적해 적절한 치료를 제공할 수 있게 해주는 디지털 헬스케어 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
피부는 유해 물질로부터 인체를 보호하는 장벽 기능을 한다. 피부 손상은 집중 치료가 필요한 환자들에게 감염과 관련된 심각한 건강 위험을 초래할 수 있다. 특히 당뇨병 환자의 경우 정상적인 혈액 순환과 상처 치유 과정에 문제가 생겨 만성 상처가 쉽게 발생한다. 이러한 만성 상처의 재생을 위해 미국에서만 매년 수백억 달러의 의료 비용이 지출되고 있다. 상처 치유를 촉진하는 다양한 방법이 있지만, 환자별 상처 상태에 따라 맞춤 관리가 필요하다.
연구진은 상처 부위와 주변 건강한 피부 사이의 온도 차이를 활용해 상처 내 발열 반응을 추적하고, 열 전송 특성을 측정해 피부 표면 근처의 수분 변화를 관찰해 흉터 조직의 형성 과정을 파악하는 기술을 개발했다. 연구진은 당뇨병이 있어 상처 치유가 지연되는 쥐에 이 기술을 적용해 상처 치유 과정과 흉터 조직 형성을 정확히 추적할 수 있음을 입증했다.
연구진은 상처가 치유된 후에 기기를 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 조직 손상을 최소화하기 위해, 체내에서 자연 분해가 가능한 생분해성 센서 모듈을 이용했다. 이 생분해성 모듈은 사용 후 별도로 제거할 필요 없이 몸속에서 저절로 분해되어 사라져 추가적인 불편함이나 조직 손상의 위험을 최소화할 수 있다. 생분해성 재료를 사용한 이 장치는 사용 후 제거할 필요가 없어 상처 부위 내부에서도 상처 치유 과정을 모니터링하는 데도 쓰일 수 있다.
연구를 이끈 권경하 교수는 “상처 부위의 온도와 열전달 특성을 지속적으로 모니터링해 의료 전문가들이 당뇨병 환자의 상처 상태를 더 정확하게 파악하고 적절한 치료를 제공할 수 있게 될 것으로 기대한다ˮ면서 “생분해성 센서를 사용해 상처 치유가 완료된 후 장치를 제거할 필요 없이 안전하게 분해될 수 있어, 병원뿐만 아니라 가정에서도 실시간 모니터링이 가능해질 것ˮ이라고 전했다.
연구진은 향후 이 기기를 항균 특성을 가진 재료와 통합해, 염증 반응, 박테리아 감염과 기타 병변을 관측하고 예방하는 기술로 확장할 계획이다. 온도와 열전달 특성 변화를 통해 감염 수준을 감지해 병원이나 가정에서 실시간으로 사용할 수 있는 항균, 범용 상처 모니터링 플랫폼을 제공하는 것을 목표로 한다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 `어드밴스드 헬스케어 머티리얼스(Advanced Healthcare Materials)’에 지난 2월 19일 발표됐으며, 표지 논문으로 선정됐다.
참고 자료
Advanced Healthcare Materials(2024), DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202302797