[헬스코리아뉴스 / 서정필] 심장이나 폐 수술 과정, 또는 수술 후에 이산화질소 등 우리 몸에 유해한 질소산화물의 수준을 측정해 환자의 상태를 정확히 진단할 수 있는 민감도 높은 가스 센서가 개발됐다.
미국 펜실베니아주립대학교와 고려대학교 KU-KIST융합대학원 등이 참여한 국제연구팀은 생분해성 나노막(nanomembrane)을 기반으로 우리 몸속에 존재하는 이산화질소 등 질소산화물의 정도를 측정할 수 있는 나노 센서를 개발했다.
연구팀은 “인체에서 자연적으로 생성되는 질소산화물은 피의 흐름을 촉진시켜 산소와 기타 영양분이 몸속에서 원활하게 순환할 수 있도록 하지만, 이산화질소 수준이 높다면 만성폐쇄성 폐질환 등 여러 질환에서 나쁜 예후를 보이는 것으로 예측할 수 있다”며 “이번에 개발한 센서는 몸 안에 이식할 수 있어(implantable) 체외에서 측정하는 것보다 정확도가 높으며 역할을 다하면 인체 안에서 자연스럽게 분해돼 별도로 제거하는 과정이 필요하지 않다”고 설명했다.
이 센서는 반응성 물질에 대한 스핀온 도판트(SPD, Filtronics), 전도체 역할을 할 마그네슘(Mg, 두께 ~300nm), 이산화규소(SiO2, 두께 ~100nm), 그리고 안정적인 가스 감지 성능을 유지하기 위한 반투과성 막으로서 탄성 고분자(elastomeric polymer)로 구성됐다.
인체 속 어떤 조건에서도 안정적인 감지 성능을 유지하는 것이 장점이다.
연구팀 관계자는 “센서에 사용된 모든 성분은 물이나 체액에서 자연적으로 분해되는 데다가 가스 수위에 대한 정보를 포착할 수 있을 만큼 충분히 기능적이다. 기기의 도체는 마그네슘으로 만들었으며 기능성 재료의 경우 규소를 사용했는데, 규소 역시 질소산화물에 매우 민감하다”고 말했다.
연구에 참여한 후안 유 첸(Huanyu Chen) 펜실베니아주립대 기계공학과 교수는 “심장수술을 받은 환자의 사례를 가정해 보면, 신체 밖에 설치된 모니터로는 이산화질소를 감지하는 데 한계가 있다. 대신 심장 표면이나 그 내부 기관에서 가스 농도를 모니터할 수 있다면 훨씬 정확하게 이산화질소 수준을 알아낼 수 있다. 보통 완전히 회복된 후에는 더이상 장치가 필요하지 않다는 측면해서 자연적으로 분해되는 것도 이 장치의 큰 장점”이라고 소개했다.
첸 교수는 “피부 표면에 장착하는 기구는 신체활동에 의한 변형에 영향을 많이 받고, 외부의 영향으로 인해 감지된 수치가 변할 수 있다”며 “향후 이번 연구 결과를 기반으로 개개인마다의 노화과정과 질병 진행 정도를 관찰할 수 있는 새로운 가스 감지 센서를 만들 계획”이라고 말했다.
