땀에서 염증 물질을 분석하는 바이오 센서

(Researchers have created a wearable noninvasive sensor that monitor for a biomarker of inflammation in sweat. Credit: Caltech)

땀은 소변과 같이 각종 노폐물과 우리가 몸에 있는 물질들을 담고 있습니다. 그리고 끊임 없이 몸에서 만들어지고 있기 때문에 만약에 땀에 있는 물질을 실시간으로 모니터링 할 수 있다면 여러 가지 정보믈 다른 복잡한 소변 및 혈액 채취 없이도 얻을 수 있습니다.

캘리포니아 공대의 과학자들은 땀에서 측정할 수 있는 물질 가운데 CRP에 도전했습니다. CRP는 염증 반응을 보여주는 지표로 혈액 검사를 통해 측정합니다. 물론 땀을 통해서도 나올 수 있지만, 다른 물질에 비해 농도가 낮은 데다 분자 자체도 큰 편이어서 땀으로 나오는 것은 소량에 불과합니다. 그런 만큼 이를 직접 측정하기는 매우 어렵습니다.

연구팀은 이 문제를 극복하기 위해 CRP에 대한 항체를 금 나노 입자에 붙이는 방법을 고안했습니다. 그래핀을 만든 얇은 막에 구멍을 뚫고 땀이 들어오면 땀 속에 있던 극미량의 CRP 분자가 금 나노 입자에 결합합니다. 물론 이 역시 소량이기 때문에 전기적 신호를 만들기 위해 환원 분자 (redox molecule)과 결합한 후 미세한 전류의 흐름을 만들게 합니다. 이 신호를 감지해 웨어러블 센서가 CRP양을 측정하는 것입니다.

(동영상)

연구팀은 건강한 사람과 COPD (만성 폐쇄성 폐질환)이 있는 사람에서 센서의 성능을 검증해 봤습니다. COPD가 있는 사람은 만성 염증이 있어 당연히 CRP의 수치가 만성적으로 높은 편입니다. 센서는 의도한 대로 환자에서 높아진 CRP 수치를 감지했습니다. 연구팀의 목표는 본래 이렇게 만성 염증 질환이 있는 사람이 갑자기 경과가 악화되어 염증이 크게 증가하면 집에서도 그 사실을 인지하고 바로 병원에서 치료를 받을 수 있게 하는 것입니다.

다만 센서가 저렴한 가격으로 장시간에 걸쳐 이런 역할을 할 수 있을지는 두고 봐야 알 수 있습니다. 그리고 사람에 따라, 상황에 따라 땀의 분비량이 달라진다는 점도 생각해봐야 할 문제입니다. 실용적인 기술이 될 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/wearable-noninvasive-sensor-monitors-sweat-signs-of-inflammation/

https://www.nature.com/articles/s41551-023-01059-5

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