IBS, 심장 기능 감지하는 '심장 부착형 전자패치'
심장 수축 이완 감지..비정상 시 전기자극 가해
심혈관질환의 돌연사 주범인 '부정맥'을 실시간 진단하고, 치료할 수 있는 새로운 전자패치가 개발됐다.
기초과학연구원(IBS)은 박장웅 나노의학연구단 연구위원 연구팀이 부정맥 환자의 심장 기능을 실시간 감지하면서 동시에 부정맥이 발생하면 심장에 미세전기 자극을 줘 심장 박동 이상을 정상화시키는 '심장 부착형 전자패치' 기술을 확보했다고 15일 밝혔다.
부정맥은 심장이 규칙적으로 수축하지 못해 맥박이 비정상적으로 빨라지거나 느려지는 등 불규칙해지는 심혈관질환으로 돌연사의 주범으로 불린다. 부정맥 환자의 경우 몸속에 이식형 제세동기를 삽입해 예방하고 있다.
하지만, 기존 장치의 크기가 커 가슴 절개에 따른 부담과 전극을 정맥을 통해 심장에 넣어야 하기 때문에 감염, 정맥 천공 등의 합병증 위험이 있다.
연구팀은 심장이 수축과 이완하는 물리적 운동을 직접 감지할 수 있는 반도체 기반의 압력센서를 개발했다. 이 센서는 심장 표면에 부착할 정도의 얇은 패치 형태로, 심장 표면의 압력 분포를 실시간 감지할 수 있다. 또 부정맥을 감지하면 심장에 전기 자극을 가할 수 있는 표면적이 넓은 나노구조의 전극이 결합돼 있어 압력 감지 기능과 전기 자극 기능을 동시에 수행한다.
연구팀은 부정맥을 유발한 실험 토끼의 심장 표면에 전자패치를 부착해 압력 분포 데이터를 측정한 결과, 부정맥 발현으로 심장의 수축과 이완이 불규칙해진 것을 확인했다. 이어 심장에 자동으로 미세 전기 자극을 가해 심장 박동을 정상화하는 데 성공했다.
이와 함께 전자패치를 심장 표면에 장기간 안정적으로 고정하기 위해 생체 적합성이 우수한 하이드로젤 접착제도 개발했다.
박장웅 IBS 연구위원은 "기존 이식형 제세동기의 기술적 한계를 극복하고 새로운 심장질환 진단 및 치료 전자장치에 활용할 수 있는 기술"이라며 "앞으로 임상실험을 통해 상용화해 부정맥 환자에게 적용할 계획"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시드(15일자)' 온라인에 실렸으며, 이삭 연세대 세브란스병원 교수 연구팀이 공동으로 연구에 참여했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
IBS 나노의학연구단이 개발한 '심장 부착형 패치형 기기' 개념도로, 부정맥을 실시간으로 진단하면서 동시에 치료해 준다.
