휴대폰에서 시작된 스마트 열풍이 이제는 디바이스(device)를 넘어 몸에 붙이는 패치(patch)로 까지 번지고 있다. 패치 제품만 해도 수없이 많지만, 그 중에서도 반창고(Band-Aid)에 융합되는 경향이 가장 빨리 진행되고 있다.
반창고의 원래 기능은 벗겨지고 베인 상처를 감싸는 것이지만, 최근 들어서는 그런 기능을 뛰어넘는 다양한 스마트 반창고가 등장하고 있어 눈길을 끌고 있다. 세균 감지나 약물 투여처럼 기존 반창고로는 상상조차 하기 힘든 제품으로 진화하고 있는 것이다.

피부와 유사한 재질의 하이드로젤 사용

내장된 센서에는 체온 같은 생체 징후를 모니터링 할 수 있는 전자칩이 탑재되어 있고, 이와 함께 약물 저장용기도 들어 있다. 내장 센서는 이 약물들을 언제 방출할지를 감지하는 역할을 맡는다.
센서가 감지하는 데이터는 의사나 간호사의 스마트폰으로 전해져 이들이 올바른 판단을 내리는데 도움을 준다. 상처가 잘 낫고 있는지, 또는 약을 더 보충해야 하는지 등에 대한 결정을 내릴 수 있도록 해주는 것이다.
이 반창고는 MIT대 기계공학과의 자오 슈안헤(Zhao Xuanhe) 박사가 이끄는 연구진이 개발했다. 자오 박사는 “우리가 개발한 스마트 반창고의 핵심은 새로운 하이드로젤(Hydrogel) 소재에 있다”라고 밝히며 “이 물질은 피부와 같은 신축성을 가지고 있어서, 유리처럼 통기성이 없는 소재에도 잘 접착할 수 있다는 장점을 가지고 있다”라고 소개했다.
대다수의 합성 하이드로젤은 신축성이 없고, 쉽게 파손되며, 전자 소재에도 잘 부착하지 않는다. 반면에 MIT대 연구진이 개발한 하이드로젤은 이 같은 단점을 극복했기 때문에, 피부에 이어 체내 조직의 치료에도 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
자오 박사는 “하이드로젤의 용도가 상처 치료 외에도 갈수록 다양해지고 있다”고 설명하며 “다음 프로젝트로는 하이드로젤 반창고에 포도당 센서를 부착하는 방안을 계획하고 있는데, 이 방법이 실현된다면 당뇨병 환자들은 하루에도 몇 번씩 손가락 끝을 찔러 피를 뽑을 필요가 없어질 것”이라고 전망했다.
이 외에도 미국의 타 연구기관은 에이즈를 일으키는 HIV를 예방할 수 있는 차세대 콘돔을 연구하는 등, 스마트 반창고의 재질을 응용한 다양한 제품들이 개발되고 있는 것으로 알려졌다.

어린이나 노약자의 항생제 과다 사용 예방

MIT대와 비슷한 시기에 영국에서는 상처에 병원균이 발생했을 때, 색깔이 변화하는 스마트 반창고가 개발되어 또 다른 관심의 대상이 되고 있다. 이 세균감염 인식 반창고는 영국 배스(Bath) 대학교의 연구진과 브리스톨 왕립 소아병원 연구소의 연구진이 공동으로 개발했다.
병원균에 감염된 상처는 치료가 오래 걸리며, 때로는 흉터를 남기기도 한다. 특히 상황이 심각해지면 패혈증 같은 치명적인 증상도 나타나기 때문에 감염여부를 빨리 파악하는 것이 중요한데, 문제는 그 파악하는 시간이 오래 걸린다는 것이다.
이런 이유로 인해 어린이나 노약자 같은 고위험 환자의 경우에는 예방 목적 차원에서라도 과도한 항생제를 처방하게 된다. 항생제를 많이 쓰는 것이 처음에는 치료효과가 빠를 수 있지만, 시간이 갈수록 세균이 내성을 가지게 되므로 상황을 더 악화시킬 수도 있다.
이번에 연구진이 개발한 스마트 반창고는 바로 이 같은 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 방법이다. 해결 원리는 의외로 간단하다. 반창고 안에는 세균 감지 센서와 형광 염료가 들어있는 나노 캡슐이 내장되어 있어서, 세균이 감지되면 캡슐에 있던 형광 염료를 방출하도록 설계된 것.
나노 캡슐은 병원균이 분비하는 독소에 의해 활성화되도록 만들어졌다. 상처 부위에 해로운 세균이 존재할 때만 캡슐이 깨지게 되므로, 평소 피부에 서식하던 무해한 세균에서는 작동하지 않는다.
스마트 반창고 개발에 주도적으로 참여한 브리스톨 연구소의 앰버 영(Amber Young) 박사는 “스마트 반창고의 핵심 기술은 병원성 세균이 분비하는 독소를 인식하는 형광물질을 어떻게 반창고에 함유시키느냐에 달렸다”라고 설명하며 “간단해 보이지만, 형광물질을 어떻게 장기간 안전하게 반창고내에서 유지시키면서도, 피부에는 별다른 영향을 주지 않도록 하는 것이 쉬운 것은 아니다”라고 덧붙였다.
반창고는 현재 연구실에서 테스트 중이지만, 조만간 임상 현장에서 시험될 예정이다. 영 박사는 “개발이 완료 되면 특히 아이들 치료에 유용할 것”이라고 기대하며 “지금은 열이 나는 것이 세균 감염에 의한 것인지, 아니면 단순한 감기 바이러스 때문인지 판단하기에 시간이 걸리지만, 스마트 반창고를 통하면 조기에 진단할 수 있다”라고 강조했다.