기본 콘텐츠로 건너뛰기

장내 환경을 실시간으로 모니터링 하는 캡슐



 (UC San Diego Researchers develop a self-powered ingestible sensor system designed to monitor metabolites in the small intestine over time. Credit: David Ballot for the Jacobs School of Engineering, UC San Diego)

​

​

캡슐 내시경은 위나 대장보다는 소장의 질병을 진단하는 데 유용합니다. 사실 내시경으로 사람이 조작해 가면서 병변을 확인하고 필요하면 조직을 채취하거나 색소 내시경을 하는 게 진단 측면에서 더 정확한 건 소장도 마찬가지이지만, 7-8m에 달하는 가늘고 긴 장기에 내시경을 진행할 경우 환자와 의사 모두 힘들고 많은 시간과 비용이 소모되어 매우 특수한 경우에만 수행하고 있습니다. 캡슐 내시경은 판독에는 많은 시간이 필요하나 환자 입장에서는 큰 알약 하는 삼키면 되기 때문에 훨씬 편리한 대안으로 사용되고 있습니다.

​

​

하지만 캡슐 시스템은 내시경 이상의 잠재력을 지니고 있습니다. 캘리포니아 대학 샌디에고 캠퍼스의 과학자들은 장내 포도당을 이용해서 스스로 전력을 생산하고 수집한 데이터를 무선으로 전송하는 포도당 바이오 연료 전지 glucose biofuel cell (BFC) 기반의 캡슐 센서를 개발했습니다.

​

​

캡슐 센서는 길이 2.6cm, 지름 0.9cm으로 일반적은 알약보다 크지만, 성인이 충분히 삼킬 수 있는 수준입니다. 사람과 소장의 크기가 거의 비슷한 돼지를 이용한 실험에서 이 캡슐 센서는 별도의 배터리 없이 소화된 음식에서 나온 포도당만 이용해서 14시간 정도 정보를 수집했습니다. 참고로 캡슐 내시경처럼 1회용으로 쓰고 버리는 기기로 보입니다.

​

​

이 캡슐 센서는 소장의 포도당 농도처럼 캡슐 내시경으로는 수집하기 어려운 화학적 정보를 수집할 수 있습니다. 배터리가 없지만 BFC를 사용해 지속적으로 에너지를 생산할 수 있기 때문에 오랜 시간 작동이 가능하다는 점이 장점입니다. 실험 동물의 몸에서는 14시간 정도 정보를 수집했으나 몸 안에 더 오래 체류하면서 정보를 수집하는 방법도 함께 연구 중입니다.

​

​

연구팀은 앞으로 이 캡슐에 여러 가지 센서를 통합하고 크기를 줄이는 데 초점을 맞추고 있습니다. 화학 및 대사 물질, 장내 미생물, 온도, pH 등 각종 정보를 수집한다면 소장 내시경 없이도 여러 가지 질병을 진단하는 데 도움을 줄 것입니다. 앞으로 성과를 기대해 봅니다.

​

​

참고

​

https://medicalxpress.com/news/2022-12-self-powered-ingestible-sensor-avenues-gut.html

​

​

댓글

이 블로그의 인기 게시물

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

렘 수면이 식이 패턴에 영향을 준다?

  ( Using a techniqu e called optogenetics, the activity of cells in the brain can be specifically suppressed with light pulses. Credit: Pascal Gugler / Insel Gruppe )  수면 중 빠른 안구 운동이 발생하는 렘 (REM) 수면은 아직도 그 기능이 완전히 밝혀지지 않았지만, 수면에서 매우 중요한 부분이라는 사실은 확실합니다. 렘 수면은 꿈과 관련이 깊으며 전체 수면 시간이 부족하지 않더라도 렘 수면 시간이 짧으면 다음날 집중력이 떨어지고 많이 피곤하게 됩니다. 아마도 렘 수면 시간 동안 여러 가지 기능과 작업이 이뤄짐을 시사하는 결과입니다.   베른 대학교 ( University of Bern )의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해서 렘 수면이 식이 패턴에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구팀은 렘 수면이 외측 시상하부 ( lateral hypothalamus)에 영향을 주어 식욕을 조절할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 외측 시상하부는 모든 포유류에서 볼 수 있는 시상하부의 작은 핵으로 식욕을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 과거 과학자들은 렘 수면 동안 외측 시상하부가 활성화되는 것을 확인했지만, 렘 수면이 실제 식욕을 조절하는지에 대해서는 알지 못했습니다. 렘 수면 동안 외측 시상하부만 차단할 방법이 없었기 때문입니다.   연구팀은 빛으로 살아있는 세포를 조절하는 기술인 광유전학 (optogenetic) 방식으로 렘 수면 중인 쥐의 외측 시상하부 활동을 차단했습니다. 그 결과 쥐의 식욕이 저하되는 것을 확인할 수 있었습니다. 불과 하루 간 차단만으로도 4일 정도 효과가 지속될 정도로 식욕에 대한 영향이 컸습니다. 이는 렘 수면이 식욕을 적절하게 유지하는 데 도움을 준다는 점을 시사합니다.   사실 최근에 다이어트에 대한 수요가 폭발해서 ...

벽돌 속에 전기를 저장하는 코팅

  ( Red brick device developed by chemists at Washington University in St. Louis lights up a green light-emitting diode. The photo shows the core-shell architecture of a nanofibrillar PEDOT-coated brick electrode. Credit: D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis )  신재생 에너지 확대와 에너지를 24시간 차질 없이 공급해야 하는 기업과 기관 (예를 들어 병원, 금용기관, 중요 산업 시스템 및 기타 갑자기 시스템을 중지할 수 없는 분야)이 증가함에 따라 에너지 저장 장치 (ESS)의 수요 역시 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 풍력과 태양광처럼 에너지 생산량 변동이 심한 에너지원이 보급되면서 값싸고 안전하게 대량의 에너지를 저장할 수 있는 방법의 요구가 커지고 있습니다.   워싱턴 대학 줄리오 다르시 ( Julio D'Arcy ) 교수가 이끄는 연구팀은 평범한 벽돌에 전기를 저장할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구팀의 접근법은 전기가 통하는 폴리머 소재인  PEDOT를 코팅해 벽돌 자체를 슈퍼 커패시터 (콘덴서)로 만드는 것입니다. 화학 배터리 대신 슈퍼 커패시터에 전기를 저장하는 연구는 일찍부터 있어왔지만, 흔한 벽돌 소재의 슈퍼 커패시터는 참신한 시도라고 할 수 있습니다. 벽돌에 에너지를 저장하려는 시도 역시 이전에도 있었지만, 대개 열을 저장하는 방식이었고 전기 자체를 저장하는 방식은 새로운 시도입니다.   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221592595133  연구팀에 따르면 일반적인 크기의 벽돌에 PEDOT 소재를 코팅할 경우 최대 10분 정도 LED 전...