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쉽고 간편한 '당뇨병 진단기' 국산 기술로 등장한다
스마트 콘택트렌즈·정밀진단 형광물질 등 잇단 개발
[기사입력 2020-07-02 06:45]
△당뇨병 진단하는 각종 기술들이 등장했다.

국내에서 당뇨병 진단과 치료에 사용하는 의료기기가 잇따라 개발돼 환자들에게 희소식이 되고 있다.

2일 업계에 따르면 국내 연구진들이 당뇨병과 당뇨병성 망막진단이 가능한 스마트 콘택트렌즈, 당뇨 진단용 형광물질 등을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 장영태 부단장 연구팀은 최근 당뇨병 정밀 진단과 조직 검사에 쓰이는 형광물질 '파이에프(PiF‧Pancreatic islet Fluorinated probe)'를 개발했다.

당뇨병을 신속하게 진단하는 기술로 혈액 내 포도당 농도를 측정하는 방법이 있지만 혈당 정보만으로는 병의 진행 상태를 정밀하게 파악하기 어렵다.

더 정확한 진단을 위해 인슐린 분비를 담당하는 췌장 베타세포를 떼어내 분석하는 방법이 있지만 조직 검사에 1∼2일 걸린다는 단점이 있다.

연구팀은 몸에 상처를 내지 않고도 베타세포를 시각화해 건강한 베타세포의 질량을 측정할 수 있는 기술을 개발했다.    

인슐린과 결합하면 형광을 내는 화합물에 불소 원자를 도입해 췌장 베타세포에만 특이적으로 반응하는 파이에프를 만들었다.

이어 베타세포가 파괴된 당뇨병 모델 생쥐에 파이에프를 주사한 뒤 2시간 이후 광학 현미경으로 관찰한 결과 파이에프가 췌장 베타세포만을 선택적으로 탐지하는 것이 확인됐다.

조직을 떼어내 항체를 붙이는 등 복잡한 절차를 거쳐야 하는 데다 하루 이상 긴 시간이 필요했던 기존 당뇨병 조직 검사보다 처리 시간을 대폭 단축했다.

파이에프가 더 많은 인슐린과 결합하면 형광을 더 많이 내기 때문에, 형광 세기를 토대로 건강한 췌장 베타세포의 양도 확인할 수 있다.

또 파이에프가 투여 30분 만에 실험쥐 췌장에 흡수되는 것으로 나타났으며 1시간 뒤면 몸 밖으로 빠져나가는 것이 확인됐다.

포스텍 신소재공학과 한세광 교수팀과 전자전기공학과 심재윤 교수팀은 최근 콘택트렌즈를 착용하는 것 만으로 당뇨 진단이 가능하고 한발 더 나아가 당뇨성 망막질환을 스스로 치료할 수 있는 무선구동 '스마트 콘택트렌즈' 기술을 개발했다.

이 기술은 전기 신호로 약물 방출을 조절, 당뇨병을 진단하고 치료할 수 있는 무선 구동 스마트 콘택트렌즈다.
   
이번에 개발한 스마트 콘택트렌즈는 생체 적합성 고분자로 제작됐으며 바이오 센서와 약물 전달시스템, 데이터 통신 시스템 등이 집약돼 있다.

연구팀은 당뇨 토끼 모델에서 스마트 콘택트렌즈로 분석한 눈물 속 당 농도가 피를 뽑아 측정하는 기존의 당 측정기로 분석한 혈당과 일치하는 것은 물론, 스마트 콘택트렌즈 속 약물에 의해 당뇨 망막 병증 치료도 가능하다는 것을 확인했다.

연구팀은 실시간 생체 분석과 함께 스스로 제어되는 치료용 스마트 콘택트렌즈가 개발됨으로써 웨어러블 헬스케어 관련 산업에도 빠르게 적용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

연구팀은 인터로조와 공동으로 스마트 콘택트렌즈 상용화를 위한 안전성과 유효성 평가 임상 시험을 준비 중이다.

연세대 박장웅·울산과학기술원(UNIST) 이상영·KAIST 배병수 교수 공동 연구팀은 스마트 콘택트렌즈에 사용할 무선 전력 공급장치를 개발했다.

연구팀은 실제 쓰이는 소프트 콘택트렌즈 기판에 초소형 슈퍼커패시터(대용량 축전기)와 발광다이오드(LED) 등을 초정밀 인쇄하는 데 성공했다.

시야를 가리지 않도록 초소형으로 무선충전 회로를 집적시켰음에도 LED 디스플레이를 구동해 빛을 밝히기에 충분하다고 연구팀은 설명했다.

편안한 착용감을 위해 유연하고 투명한 구조로 설계했으며 충전용 단자부가 노출되지 않도록 해 감전 위험을 없앴다.

다양한 웨어러블 기기의 무선 전력 공급에 기여할 것으로 기대된다.

부산대학교 산학협력단은 생체·의료용품 전문기업인 네메시스, 에스엔비아와 함께 당뇨병 환자들의 혈당관리와 건강체크를 쉽고 편하게 도와 줄 '혈당 측정용 스마트 기기'를 개발하기로 했다.

이번에 개발하는 스마트 진단기기는 피부 세포를 둘러싸고 있는 액체인 피내 간질액을 이용해 혈당을 측정한다.

측정된 혈당 정보는 신호처리용 SoC(System on Chip)에 의해 사용자의 스마트폰 앱 또는 의료정보 관리용 클라우드 컴퓨팅을 통해 유용한 개인용 의료정보 데이터로 변환될 수 있다.

이러한 생체정보는 의료정보의 체계적인 관리를 지원하는 개인건강기록(PHR, Personal Health Record) 플래폼 등에서 활용될 수 있다.

또 이 스마트 기기가 상용화될 경우, 당뇨 환자들이 지속적으로 겪는 채혈에 대한 공포도 상당부분 완화할 수 있을 전망이다.

세 기관은 혈당·혈압·산소포화도·맥박 등 각종 생체신호의 수집 및 처리, 약물 주입, 디지털 디바이스와의 네트워킹에 주력할 예정이며, 향후 원격의료의 보편화에 대비해 범용 개인형 생체 단말기로 확장 가능한 제품 개발에 힘쓸 계획이다.


강찬우 기자  ehealth@e-healthnews.com
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