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땀에서 스트레스와 질병 정보를 얻는 센서

 



 땀은 소변과 마찬가지로 여러 가지 건강 관련 정보를 담고 있습니다. 혈당이나 나트륨 수치 등 기본적인 물질이 땀을 통해서도 배출되기 때문입니다. 미량이지만, 호르몬 역시 배출될 수 있는데 코르티솔 (cortisol)이 대표적인 경우입니다. 코르티솔은 부신피질에서 생성되는 스테로이드 호르몬으로 스트레스에 대응하기 때문에 스트레스 호르몬으로 불리기도 합니다. 예를 들어 스트레스를 받는 상황이 오면 코르티솔은 혈당을 올리는 쪽으로 작동해 더 많은 에너지를 사용할 수 있도록 준비합니다. 따라서 특별한 질병이 없는 일반인도 스트레스를 받는 상황에서는 코르티솔 분비가 증가합니다. 



 스위스 로잔 연방 공과대학 (École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)) 나노랩 (nanolab)의 아드리안 이오네스쿠 (Adrian Ionescu)가 이끄는 연구팀은 하루 중 코르티솔 농도의 변화를 추적할 수 있는 센서를 개발했습니다. 



 연구팀이 개발한 센서는 그래픽 기반의 전극을 사용해 피부에 패치 형태로 붙인 후 하루 종일 땀에서 나오는 코르티솔의 수치를 추적할 수 있습니다. 땀은 인체에서 항상 지속적으로 나오지만, 코르티솔의 수치는 매우 낮기 때문에 이렇게 낮은 수준의 코르티솔의 농도를 실시간으로 측정하기는 매우 어렵습니다. 하지만 연구팀이 개발한 그래핀 기반 센서는 이 한계를 극복했습니다. 



 일반적으로 코르티솔은 아침에 일어난 직후인 오전 6-8시 사이에 최고 수준에 도달했다가 이후 점차 낮아지게 됩니다. 하지만 스트레스 상황에서는 이런 정상적인 리듬이 깨지고 하루 중 아무 때나 수치가 올라가게 됩니다. 이런 상태가 장기간 지속될 경우 정신적 스트레스는 말할 것도 없고 신체 역시 극심한 피로를 느끼게 되지만, 코르티솔 수치를 간편하게 측정할 방법이 없어 진단이 어려웠습니다. 연구팀은 위험한 수준의 심리적 스트레스 레벨을 측정하는 데 이 기술이 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 



 물론 코르티솔 수치를 측정할 수 있다면 관련 질병의 치료 및 관리에도 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 코르티솔이 제대로 분비되지 않는 질병인 에디슨 병이나 반대로 너무 과도하게 분비되는 쿠싱증후군의 치료 및 관리에 도움이 될 수 있는 것입니다. 



 에디슨 병 : https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2355060&cid=51362&categoryId=51362


 쿠싱증후군 : https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2354882&cid=51362&categoryId=51362



 다만 상용화가 가능하기 위해서는 신뢰성 확보 및 경제적인 문제를 해결해야 할 것입니다. 사실 이렇게 발표되는 기술 중 극히 일부만이 상용화가 가능합니다. 그래도 땀 속의 미세한 코르티솔 수치를 실시간으로 추적할 수 있다는 것 자체는 놀라운 것 같습니다. 



 참고 



https://newatlas.com/wearables/first-sweat-sensor-stress-cortisol-circadian-rhythm/


https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-02/epfd-sob020521.php


https://www.nature.com/articles/s43246-020-00114-x
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