질병 진단·치료 다 되는 '만능파스' 나왔다

#, 사지와 몸이 떨리고 경직되는 파킨슨병을 앓던 김 모 씨, 최근 병원에서 처방해준 '나노파스'를 손목에 부착한 후 증세가 호전됐다. 이 파스는 환자의 신체상태를 파악해 처방약을 제때 맞춰 공급한다. 김 모 씨는 "손이 갑자기 떨리고 심장이 지나치게 많이 뛸 때, 먹는 약을 찾느라 진땀을 흘렸고, 먹고 난 후엔 속이 역겹고 수면장애 등을 겪을 때가 많았는데 나노파스를 알고 난 후부턴 이런 부작용이 모두 사라졌다"고 말했다.

이는 운동 장애 질환을 진단에서부터 치료까지 원스톱 의료서비스가 가능한 치료용 웨어러블(입는) 나노전자시스템 상용화 후의 모습을 가상으로 꾸며본 것. 하지만 상상으로 그칠 것 같지는 않다. 현실화 가능한 핵심기술을, 임명된 지 불과 2년 반밖에 되지 않은 서울대 조교수가 개인연구로 개발해 전 세계 이목을 끌고 있다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 김대형 조교수팀(서울대 화학생물공학부)은 '피부 부착형 차세대 웨어러블 나노소자'를 세계 최초로 개발했다고 31일 밝혔다. 나아가 김 교수는 이 나노소자로 일종의 '나노 전자패치'를 만드는 데 성공했다.

연구팀에 따르면 피부와 거의 동일하게 늘어나는 '나노박막센서'와 '나노박막·입자 메모리', '전자히터' 등을 개발하고, 여기에 약물전달 등의 치료까지 가능한 시스템을 얹어 파스 형태의 진단 ·치료 장치를 개발했다.

이 것을 손목에 붙이면 운동 장애 패턴을 상시 측정하고 모니터링할 수 있다. 측정 데이터는 파스 내 메모리에 자동 저장된다. 주치의는 이 빅데이터를 무선랜을 통해 접속해 다운로드 받은 후 신체 바이오리듬 패턴 분석과정을 거쳐 질병 징후를 진단한다. 이럴 경우, 정량적인 데이터 분석이 가능해져 오진 가능성을 획기적으로 낮출 수 있다.

함께 부착된 전자히터는 나노입자에 들어있는 치료약물이 환자의 신체상태에 맞춰 피부에 빠르게 혹은 느리게 투여될 수 있도록 제어하는 역할을 한다. 김 교수는 "증세가 악화될 경우 전자히터는 화상을 입지 않을 정도의 온도(45도 이하)로 열을 내 약물 전달 속도를 3배 이상 촉진시킨다"고 설명했다.

이 패치 개발에 가장 큰 장벽은 저전력 설계. 이를 해결 하기 위해 연구팀은 센서 등의 부품 자체를 저전력 구조로 재설계해야 했다. 연구팀은 기존 반도체 공정에 나노입자 기술을 적용하는 방식으로 저전력 제품 개발을 이끌어냈다.

김 교수에 따르면 패치에 결합된 메모리의 경우, 일반 메모리 장치의 100분의 1 전력만으로도 구동된다. 게다가 기존 반도체 공정 기술을 변형시켜 사용할 수 있기 때문에 대량 생산에도 용이하다.

다만, 이 전자패치는 전력공급 및 무선랜 등의 기능을 활용하기 위해 '갤럭시기어'와 같은 스마트시계와 연동되어야 한다. 휘거나 구부리고 비틀어도 파손되지 않는 나노미터급 두께의 배터리나 무선모뎀이 아직 개발되지 않았기 때문.

김 교수는 "이번 성과가 차세대 피부 부착형 헬스케어 전자기기의 연구개발을 선도하는 계기가 될 것"이라며 "스마트폰과 같은 모바일기기와 연동해 활용될 경우 원격 진료 등 신시장 창출에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

하지만 이 제품의 상용화까지는 외부 변수가 적지 않은 편이다. 의사협회와 첨예한 의견대립을 보이고 있는 원격의료법과 밀접한 관련이 있기 때문이다.

한편, 김 교수는 지난 2011년 MIT테크놀로지 리뷰에서 '35세 이하의 세상을 바꿀 위대한 과학자 35인'에 선정된 인물(당시 34세)이다. 현택환 IBS 나노입자 연구단장은 "이번 연구결과는 100% 순수 국내 과학기술 역량으로 일궈낸 사례로 미국 하버드나 MIT 같은 최고 대학 조교수들도 이루기 힘든 일"이라며 김 교수의 연구성과를 높게 샀다.

이번 연구성과는 세계 최고 권위 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 31일자로 게재됐다.