피부 가스로 측정하는 ‘이 기기’…당뇨병성 궤양까지 막을 수 있어!

온도, 수증기, 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물(VOC) 변화 측정...당뇨성 궤양, 패혈증 치료에 유용

손목시계처럼 작은 웨어러블 기기가 피부를 통해 드나드는 가스로 피부 상태를 비롯한 생리적인 건강도를 측정할 수 있다. 이 기기는 당뇨성 궤양, 패혈증 등 다양한 질환 치료에도 큰 도움이 된다. [사진= 노스웨스턴대]

피부를 통해 드나드는 가스를 측정해 당뇨병성 궤양과 상처 등 피부 상태와 생리적인 건강 상태를 쉽게 알 수 있는 웨어러블 기기가 개발됐다. 이 기기는 길이 2cm, 너비 1.5cm 크기로 작으며 챔버(가스 포집용 공간), 센서, 프로그래밍 밸브, 전자 회로, 소형 배터리로 이뤄져 있다.

미국 노스웨스턴대 연구팀은 피부에서 나오거나 피부로 흡수되는 가스로 온도, 수증기, 이산화탄소(CO₂) 및 휘발성 유기 화합물(VOC)의 변화를 감지하는 작은 기기를 만들었다.

연구팀은 피부의 땀을 분석하는 방법을 연구하다 땀샘을 약리적으로 자극하거나 덥고 습한 환경에 노출시켜야 하는 한계에 봉착하자 피부에서 자연적으로 발생하는 가스에 주목했다. 이 가스로 피부의 다양한 상태와 생리적인 건강을 알 수 있다는 선행 연구가 있었다.

피부의 가장 바깥쪽 층은 외부 환경으로부터 몸을 보호하는 첫 번째 방어선으로 수분 손실을 막고 자극 물질, 박테리아 및 자외선에 대한 장벽 역할을 한다. 피부 장벽이 손상되면 수분 손실, 감염, 습진, 건선 등 염증성 질환의 위험이 높아진다.

피부에서 배출되는 수증기와 가스의 변화로 피부 장벽의 상태를 알 수 있다. 지금까지는 병원에서 크고 복잡한 기계로만 측정할 수 있었다. 또 측정기가 피부에 닿기 때문에 상처나 궤양 등으로 피부가 민감한 사람에겐 사용이 힘들었다.

연구팀은 가스를 모으는 챔버를 피부 몇 mm위에 설치해 이 기기가 피부에 직접 닿지 않도록 했다. 자동 밸브로 챔버의 입구를 여닫아 피부에서 나오는 가스를 가둔 다음에 센서로 농도 변화를 측정할 수 있도록 만들었다.

이 기기는 블루투스를 이용해 데이터를 스마트폰이나 태블릿으로 전송해 실시간 피부 상태 모니터링이 가능해 의료진이 상처 관리 및 항생제 투여 등 신속한 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다.

이런 모니터링은 당뇨병 환자에게 특히 중요하다. 당뇨병성 궤양은 외상을 제외하곤 하지 절단의 가장 큰 원인이다. 이 궤양은 가끔 상처가 아물고 있는 것처럼 보이기도 한다. 이 기기를 사용하면 가스 측정으로 피부 장벽 회복도를 완전하게 알 수 있다.

노스웨스턴대 생의학 및 신경외과 교수인 존 A. 로저스는 "수증기, CO2 및 VOC 등 박테리아의 성장 및 치유와 관련이 있는 요인을 모니터링하면 감염을 조기에 확실하게 감지할 수 있다"고 말했다. 또 "상처 감염이 명백해지면 치료가 너무 늦어 항생제에 내성이 있는 패혈증으로 발전할 수 있어 감염 징후 초기에 항생제 처방은 의료계의 중요한 관심사"라고 말했다.

이 신기술은 해충 퇴치제, 스킨 크림, 피부 건강을 위한 약물의 효능을 모니터링하는 데도 쓰일 수 있다.

CO2 및 VOC는 모기 및 기타 해충을 유인하는 가스여서 이 기기로 분석하면 보다 상세한 연구가 가능하다. 또한 기기로 로션과 크림이 피부에 얼마나 빨리 침투하는지 측정할 수 있고 다른 약물의 안전성과 효과를 모니터링할 수도 있다.

이 연구는 '네이처(Nature)' 저널에 'A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux'란 제목으로 게재됐다.

김성훈 기자 (kisada@kormedi.com)