아리조나대, 뼈에 붙이는 전자센서 개발 '골절 상태 실시간 파악'

 

 

뼈에 달라붙어 골절 회복 과정을 실시간 측정할 수 있는 초박막 전자 센서가 개발됐다. 

피부에 붙이는 센서인 전자 피부가 뼈에 달라붙어 휘어지는 전자 뼈로까지 발전한 것이다.

아리조나대(University of Arizona)의 필립 거트러프 교수 연구진은 “뼈 성장 과정을 실시간 감시할 수 있는 초박막 형태의 무선 센서 장치를 개발했다”고 지난 18일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 발표했다.

연구진은 이번 장치에 ‘골표면 전자장치’라는 이름을 붙였다. 

말 그대로 뼈 표면에 달라붙는 얇은 센서로, 일종의 전자 피부이다. 

전자 피부는 피부에 달라붙어 자유롭게 휘어지는 센서 장치이다. 

혈압은 물론, 심장박동과 혈당 수치까지 측정하는 전자 피부들이 개발됐다. 

이번 장치는 피부가 아닌 뼈에 달라붙으니 전자 뼈라고도 할 수 있다.

실제로 인체는 이번 장치를 뼈와 같다고 인식한다.

뼈는 피부와 마찬가지로 시간이 가면서 바깥층이 떨어져 나가고 새 조직이 자란다. 

이 때문에 뼈에 붙이는 기존 접착제는 몇 달이 지나면 떨어졌다. 

연구진은 뼈세포와 원자 구조가 같은 칼슘 입자가 들어간 접착제를 개발했다. 

거트러프 교수는 “뼈는 이번 장치를 자신의 일부로 여기고 같이 자란다”며 “덕분에 뼈와 항구적인 결합을 하고 장기간 뼈 상태를 측정할 수 있다”고 밝혔다.

전자 뼈는 두께가 종이와 비슷하고 잘 휘어져 뼈의 굴곡에 맞게 밀착한다. 

센서에서 발생한 전기신호는 교통카드에 쓰는 근거리 무선 통신으로 외부 기기에 전송된다. 

연구진은 이번 장치가 뼈가 자주 부러지는 골다공증 환자의 치료에 도움을 줄 수 있다고 기대했다. 

골다공증 환자는 잦은 골절로 인해 심근경색이나 유방암, 전립선암 환자보다 입원 기간이 더 길다고 알려져 있다.

거트러프 교수는 “뼈에 컴퓨터를 장착하는 것과 같다”며 “근골격계의 작동 원리를 발견하고 회복과 치료에 도움이 될 정보를 얻을 수 있다”고 밝혔다. 

의료진은 센서의 정보를 토대로 골다공증 환자의 골절 치료 상태를 실시간 확인하고 금속판이나 철심, 나사 같은 고정 장치를 언제 제거할지 판단할 수 있다.

또 뼈 상태에 맞게 골밀도를 높이는 약물의 양을 조절할 수 있다. 

골절 치료 속도를 높이기 위해 외부 신호에 따라 빛 자극을 주는 것도 가능하다고 연구진은 밝혔다.

연구진은 동물실험으로 뼈에 붙이는 센서의 성능을 입증했다.