창상 모니터링‧맞춤치료하는 스마트 첩부제 개발

수동적 치료에 그친 종래의 첩부제 패러다임 전환 기대케

 

 

만성 창상(創傷) 부위를 활발하게 모니터링하고 적절한 약물을 전달해 빠른 치유를 돕는 스마트 첩부제(smart bandages)의 시제품이 미국의 한 대학 연구팀에 의해 개발되어 주목되고 있다.

이 스마트 첩부제는 전통적인 개념의 첩부제 및 상처치료제들과 비교했을 때 치유를 빠르게 할 수 있을지 결정하기 위한 전임상 단계의 시험이 진행 중인 상태이다.

하지만 이 스마트 첩부제는 수동적인 치료에 그쳤던 종래의 첩부제를 보다 적극적인 치료를 가능케 하면서 패러다임 전환을 가능케 할 수 있을 전망이다.

매사추세츠州 보스턴에 소재한 터프츠대학 공과대학 전기‧컴퓨터공학과의 사미르 손쿠살레 교수 연구팀은 마이크로 및 나노 영역의 과학을 다루는 온라인 학술저널 ‘스몰’誌(Small)에 6일 게재한 ‘만성 창상의 모니터링 및 치료를 위한 스마트 첩부제’ 보고서에서 이 같이 밝혔다.

이와 관련, 화상이나 당뇨병, 기타 각종 질환으로 인해 나타나는 만성 피부창상은 피부의 재생력을 저해할 수 있는 데다 지속적인 감염증이나 절단수술로 귀결될 개연성도 배제할 수 없다는 것이 전문가들의 지적이다.

손쿠살레 교수 연구팀은 피부 본연의 치유과정에 도움을 주겠다는 아이디어에서 발열체와 고온반응 약물 운반체가 내장된 첩부제를 설계했다. 피부에 발생한 감염증과 염증의 상태를 추적하도록 내장된 수소이온농도(pH) 및 온도를 측정하는 센서에 반응해 맞춤치료용 약물을 전달할 수 있도록 한 것.

연구팀에 따르면 만성 창상은 치료하지 않은 채 방치할 경우 의료상으로 심각한 문제를 야기할 수 있는 것으로 지적되어 왔다.

학술지 ‘건강의 가치’誌(Value in Health)에 게재된 한 연구결과를 보면 의료보장(Medicare) 수혜자들의 15% 가까운 환자들이 치료를 필요로 하는 최소 한가지 유형의 만성 창상 또는 감염증을 나타내고 있고, 이로 인해 연간 280억 달러의 치료비가 지출되고 있는 것으로 추정되었을 정도.

더욱이 창상은 통상적으로 외래환자로 치료가 진행되거나 가정 내에서 치료가 이루어지고 있는 반면 의료보장 수혜자들은 상당수가 고령인 데다 보행이 어렵고 자가치료를 진행할 수 있는 역량 또한 제한적이어서 문제가 악화되는 사례가 다반사인 것으로 알려져 있다.

실시간 모니터링 및 약물전달을 가능케 해 줄 스마트 첩부제의 효용성을 기대케 하는 대목인 셈이다.

손쿠살레 교수는 “최근 유연한 전자공학(flexible electronics)이 부상함에 따라 새로운 방법론을 첩부제에 적용할 수 있었던 것”이라고 설명했다.

그는 뒤이어 “유연한 전자공학이 상당수 웨어러블 의료기기를 가능케 했지만, 첩부제 분야는 의학이 창시된 이래로 별다른 변화가 뒤따르지 못했다”며 “우리는 아주 다루기 힘든 문제를 개선할 수 있었으면 하는 바람에서 현대적인 기술을 아주 오래된 의술에 접목시켜 보았던 것”이라고 언급했다.

연구팀에 따르면 pH는 만성 창상의 진행상태를 모니터링할 때 가장 중요한 지표의 하나이다. 정상적인 치료가 진행 중인 창상의 경우 pH가 5.5~6.5 범위에 분포하지만, 치료를 하지 않고 감염된 창상은 pH가 6.5 이상으로 나타나기 때문.

마찬가지로 온도의 경우에도 창상 주위의 염증 정도에 관한 정보를 제공해 줄 수 있으므로 중요한 지표로 손꼽히고 있다.

연구팀은 이 스마트 첩부제에 pH와 온도를 측정하는 센서를 내장한 데다 치유상태를 나타내는 또 하나의 지표라 할 수 있는 산소 공급도(oxygenation)를 파악하기 위한 유연한 센서까지 장착시켰다.

이와 함께 염증의 상태를 추적할 수 있는 특수 생체지표에 의해 추적될 수 있도록 했다.

스마트 첩부제는 마이크로프로세서를 사용해 이 같은 센서들로부터 수집된 자료를 판독하고 젤 부분에 열을 가해 필요로 하는 약물이 운반체로부터 방출되도록 만들어졌다.

더욱이 이 같은 구성물들이 두께 3mm 이하에 불과한 투명한 의료용 테이프에 부착되어 있어 유연한 첩부제의 제조를 가능케 했다. 따라서 마이크로프로세서를 제외하면 비용이 저렴하고 휴대가 가능한 데다 재사용할 수도 있을 것이라고 연구팀은 설명했다.

손쿠살레 교수는 “pH와 온도를 측정하는 센서가 내장된 가운데 항생제를 전달하도록 만들어진 이 스마트 첩부제가 차후 다양한 형태로 적용이 가능한 치료제의 시제품이라 할 수 있을 것”이라고 강조했다.