전류로 상처를 치유하는 스마트 밴드

(The flexible device combines a layer of electronics with a layer of hydrogel. Credit: Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University)

(A diagram illustrates how the bandage would be applied to a chronic wound. Credit: Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University)

당뇨 환자에 잘 생기는 족부 병변인 당뇨발은 다리나 발가락을 절단하는 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 당뇨발 이외에도 침상에서 장기간 누워 생활하는 만성 질환자가 증가하면서 욕창이나 질 낫지 않는 만성적인 피부 궤양이나 손상이 많아졌습니다. 심한 경우 2차 감염으로 결국 사망에 이를 수 있는 심각한 문제입니다.

따라서 앞서 여러 차례 소개한 것처럼 만성 피부 궤양이나 상처를 모니터링 하거나 치료할 수 있는 스마트 밴드 개발이 활발합니다. 스탠포드 대학의 연구팀은 필요할 때만 약한 전기 자극을 통해 치유를 촉진하는 스마트 밴드 프로토타입을 공개했습니다.

연구팀이 개발한 스마트 밴드는 두 개의 층으로 되어 있습니다. 100마이크로미터 (0.1mm) 두께의 상부 폴리머 위에는 각종 전자 장비가 존재합니다. 아래 층은 생체적합 소재로 된 하이드로겔 층으로 직접 상처와 접촉합니다.

스마트 밴드의 센서는 박막 하이드로겔을 통해 pH 등 여러 정보를 모아 상처의 상태를 파악하고 필요한 상황에서만 약한 전기로 주변 조직을 자극합니다. 그러면 케라티노사이트 (Keratinocyte) 같은 피부 세포의 이동이 촉진되면서 상처의 회복이 더 빠르게 진행됩니다. 쥐를 이용한 동물 모델에서는 치유 시간을 25% 단축시키고 조직의 성장을 50%까지 촉진하는 것으로 나타났습니다.

이 스마트 밴드는 스마트폰과 연동해서 상처의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있을 뿐 아니라 제거나 교체시에는 40도까지 온도를 높여 하이드로겔 접착부가 상처에 손상을 주지 않고 쉽게 떨어질 수 있게 하는 재미있는 기능도 포함되어 있습니다. 현재는 전임상 단계이지만, 많은 관련 연구가 진행되고 있어 언젠가는 임상에서 실제 스마트 배드들이 활약하는 시대가 올 것으로 기대합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/smart-bandage-electrical-stimulation-chronic-wounds/

https://www.nature.com/articles/s41587-022-01528-3

이 블로그의 인기 게시물

중등도 코로나 19 환자에서 제한적인 효과만을 확인한 렘데시비르

현재 렘데시비르는 인공 호흡기 치료가 필요한 환자 등 중증 코로나 19 환자의 치료제로 사용되고 있습니다. 다만 공급이 부족해서 갑자가 중증 코로나 19 환자가 늘어날 경우 수급 문제가 불거질 수밖에 없습니다. 따라서 이를 중등도 코로나 19 환자 (경증이나 무증상은 당연히 치료가 필요없거나 대증 요법 정도) 사용한다는 것은 지금 당장에 급한 연구는 아니지만, 나중에 수급량이 많아지고 가격이 낮아질 때를 생각하면 의미 있는 연구 결과입니다. 렘데시비르 제조사인 길리어드 사이언스의 다아애나 브레이너드 박사 ( Dr. Diana Brainard of Gilead Sciences )는 병원에 입원이 필요했던 중등도 코로나 19 환자 584명을 렘데시비르 5일, 10일 투여 실험군과 위약을 투여한 대조군으로 나눠 임상 경과, 사망 등 중요한 합병증 발생 등에서 차이를 보이는지 조사했습니다. 연구 대상자의 40% 이상은 당뇨 같은 만성 질환이 있었으며 평균 연령은 57세였습니다. 연구 결과 대조군의 2%, 5일 투여군의 2%, 10일 투여군의 1%가 사망했으나 사망자 수가 4명, 3명, 2명 정도로 통계적 차이를 판단하기에는 사망자 수가 적어 결론을 내리기 어려웠습니다. 연구팀은 5일 투여군에서 임상 경과가 다소 호전되는 것을 판단했으나 10일 투여군에서는 통계적 차이를 검증할 수 없었습니다. 결론적으로 말해 중등도 코로나 19 환자에서 렘데시비르 투여는 확실한 임상적 이득이 없었습니다. 5일 투여량만 해도 가격이 3120달러라는 점을 감안할 때 중등도 환자에서 렘데시비르 투여는 설령 공급이 원활하다고 해도 적절한 치료법이 아닌 것으로 판단됩니다. 더구나 지금처럼 공급이 불안해 중증 환자 투여 물량 확보가 아쉬운 상황에서는 말할 것도 없습니다. 이번 연구는 렘데시비르보다 효과가 뛰어나면서 저렴한 차세대 항바이러스 치료제의 필요성을 다시 보여준 것으로 생각됩니다....

자세한 내용 보기

178Tb/s - 광섬유 통신 신기록 수립

( Lidia Galdino, lead researcher on the study. Credit: James Tye / UCL ) 현재 가정에 들어오는 초고속 광통신은 10Gb/s 정도가 가장 빠른 편입니다. 그러나 사실 광섬유를 통해서 보낼 수 있는 정보량은 이것보다 훨씬 많습니다. 현재 개발 중인 기술 가운데서는 이미 1Tb/s 이상이 속도를 지닌 것들이 많아 미래에는 테라 인터넷 시대가 가능할 것으로 예상됩니다. 그런 가운데 영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 리디아 갈디노( Lidia Galdino )가 이끄는 연구팀이 178Tb/s라는 신기록을 세웠다는 소식입니다. 광섬유 통신을 위한 주파수는 4.5THz까지 높일 수 있습니다. 최근에 개발된 신기술은 9THz 벽도 돌파했습니다. 그러나 연구팀은 16.8THz라는 새로운 영역에 도달했습니다. 주파수가 높을 수록 더 많은 정보를 전송할 수 있습니다. 하지만 16.8THz의 주파수로도 178Tb/s의 데이터 전송 속도는 사실 불가능합니다. 연구팀은 Geometric Shaping (GS) 방식으로 레이저 신호의 페이즈, 밝기, 편광 수준을 조절해 여러 신호가 서로 간섭 없이 전달되게 만들어 이런 신기록을 수립했습니다. 물론 새로운 기술이 항상 그렇듯이 바로 상용화가 가능한 것은 아닙니다. 특히 광섬유는 장거리 정보 전송이 가능해야 할 뿐 아니라 오류 없이 장시간 작동이 가능해야 합니다. 자꾸 에러가 생기거나 고장난다면 아무리 속도가 빨라도 무용지물입니다. 이 단계를 극복하고 경제성까지 갖춰 실용화 되는 경우는 사실 소수에 지나지 않습니다. 하지만 경쟁적으로 Tb 급 대역폭을 지닌 광통신 기술이 개발되고 있어 테라바이트 급 정보도 순식간에 전송할 수 있는 시대가 올 것은 분명합니다. 과거 전화선을 이용한 56K 모뎀에서 지금의 광섬유 기반 초고속 인터넷이 온 것처럼 속도는 계속 빨라질 수밖에 없기 때문입니다...

자세한 내용 보기

코로나 19 감염 위험성이 큰 동물은?

( A new genomic study ranks the potential of the SARS-CoV-2 spike protein to bind to the ACE2 receptor site in 410 vertebrate animals. Old World primates and great apes, which have identical amino acids at the binding site as humans, are predicted to have a very high propensity for binding ACE2 and are likely susceptible to SARS-CoV-2 infection. Credit: Matt Verdolivo/UC Davis ) 코로나 19를 일으키는 SARS-CoV-2는 사스 및 메르스와 마찬가지로 박쥐를 자연 숙주로 삼는 베타 코로나바이러스 계통입니다. 따라서 본래 박쥐에 살던 바이러스가 중간 단계를 거쳐 사람으로 넘어온 것으로 추정됩니다. 그런데 이 이야기는 SARS-CoV-2 역시 사람에만 감염되는 것이 아니라 종을 넘어 다른 포유류나 조류, 혹은 척추동물에 감염될 수 있음을 시사합니다. 코로나 바이러스가 침투하는 경로인 ACE2 수용체는 다른 척추동물에서도 볼 수 있기 때문입니다. 다만 SARS-CoV-2와 ACE2 수용체의 결합 수준은 동물마다 큰 차이가 있어 감염 위험도는 모두 다를 수밖에 없습니다. 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 (UC Davis)의 조안나 다마스 (Joana Damas)와 그 동료들은 410종의 척추동물에서 ACE2 수용체 유전자를 조사해 코로나 19 감염 위험도를 조사했습니다. 연구팀에 따르면 ACE2 수용체 전체가 아니라 25개의 아미노산 배열이 특히 결합력에 큰 영향을 미쳐 감염 가능성을 결정합니다. 연구 결과 쉽게 예상할 수 있듯이 사람과 가까운 침팬치, 고릴라, 보노보...

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색