만성 스트레스는 혈압을 높이고 심혈관 질환을 유발하며 면역 기능을 약화시키고 우울증과 불안을 일으킬 수 있습니다. 그러나 현재의 스트레스 모니터링 도구는 대체로 비용이 많이 들고 주관적인 평가에 의존하기 때문에, 개인의 실제 생리적 상태를 정확하게 측정하기 어렵습니다.
이 문제를 해결하기 위해 미국 터프츠대학교의 다학제 연구팀은 일상적인 치실 사용 중 타액의 스트레스 호르몬인 코르티솔을 감지하는 새로운 치실 센서를 개발했습니다. 이 센서는 비침습적이고 정확도가 높으며 비교적 저렴한 스트레스 모니터링 방법을 제공합니다.
“스트레스가 인지와 학습에 미치는 영향을 연구하면서, 측정 자체가 추가적인 스트레스 요인이 되는 경우가 많다는 사실을 발견했습니다.” 전기컴퓨터공학 교수 사미르 손쿠살레는 말했습니다. “그래서 부담을 더하지 않고 센서가 일상생활에 완전히 자연스럽게 들어갈 수 있는지 고민했습니다. 타액에는 코르티솔이 들어 있고, 평소 사용하는 치실은 이상적인 모니터링 도구가 될 수 있습니다.”
이 장치는 일반적인 치실 손잡이처럼 생겼으며, 플라스틱 손잡이와 양쪽 끝에 팽팽하게 연결된 필라멘트로 구성되고 검지 손가락 정도의 크기입니다. 모세관 현상을 통해 치실이 타액을 흡수해 장치 내부의 전극 감지 영역으로 보내면, 그곳에서 특수한 분자 인식을 통해 코르티솔 분자를 포착하고 감지합니다.
eMIP라고 하는 핵심 기술인 전기중합 분자각인 고분자는 30년 전에 처음 개발되었습니다. 이 기술은 석고 틀처럼 작동합니다. 코르티솔이 주형 분자 역할을 하고, “기억된 형태”를 가진 고분자가 그 주변에 형성됩니다. 주형을 제거하면 표적 분자와 정밀하게 맞는 결합 부위가 남아 선택적으로 인식하고 포착할 수 있습니다.
“eMIP는 혁신적인 기술입니다.” 손쿠살레는 말했습니다. “기존 바이오센서는 항체처럼 비용이 많이 드는 바이오수용체에 의존하는 경우가 많았지만, eMIP를 사용하면 어떤 표적 분자에도 맞춤형 인식막을 빠르게 만들 수 있습니다. 덕분에 개발 기간이 크게 단축되고 비용도 줄어듭니다.”
연구팀은 이 치실 센서가 시중의 최고 수준 스트레스 감지 장치만큼 민감하며, 전문 교육 없이도 가정에서 사용할 수 있어 스트레스 모니터링을 일상적인 건강 관리에 통합할 수 있다고 밝혔습니다. 확장성이 높은 eMIP 기술은 에스트로겐을 이용한 가임기 추적, 당뇨병 모니터링을 위한 포도당 측정, 암 관련 분자 감지에도 활용될 수 있으며, 향후 여러 바이오마커를 동시에 측정할 수도 있습니다.
장치가 모니터링에 효과적이기는 하지만, 손쿠살레는 주된 용도가 진단이 아니라 질환 관리와 지속적인 추적 관찰이라고 강조했습니다. “진단의 표준은 여전히 혈액 검사입니다. 하지만 심혈관 질환과 같은 진단을 받은 후에는 치실 센서가 치료 반응을 추적하고 시기적절한 중재를 가능하게 하는 데 매우 유용할 수 있습니다.”
연구팀은 이 센서의 상용화를 위한 스타트업 설립을 계획하고 있습니다. 연구 결과는 ACS Applied Materials & Interfaces에 게재되었습니다.
이번 치실 센서는 손쿠살레 연구팀의 웨어러블 센서 혁신에 추가된 성과입니다. 연구팀은 땀의 대사산물과 가스를 감지하고 움직임을 추적하며, 섬유에 직조할 수도 있는 유연 전자소자를 개발해 왔습니다.
뉴스 | 일상적인 치실이 정밀한 스트레스 모니터링을 위한 첨단 센서로 변신
뉴스 | 일상적인 치실이 정밀한 스트레스 모니터링을 위한 첨단 센서로 변신하다
만성 스트레스는 혈압을 높이고 심혈관 질환을 유발하며 면역 기능을 약화시키고 우울증과 불안을 일으킬 수 있습니다. 그러나 현재의 스트레스 모니터링 도구는 대체로 비용이 많이 들고 주관적인 평가에 의존하기 때문에, 개인의 실제 생리적 상태를 정확하게 측정하기 어렵습니다.
이 문제를 해결하기 위해 미국 터프츠대학교의 다학제 연구팀은 일상적인 치실 사용 중 타액의 스트레스 호르몬인 코르티솔을 감지하는 새로운 치실 센서를 개발했습니다. 이 센서는 비침습적이고 정확도가 높으며 비교적 저렴한 스트레스 모니터링 방법을 제공합니다.
“스트레스가 인지와 학습에 미치는 영향을 연구하면서, 측정 자체가 추가적인 스트레스 요인이 되는 경우가 많다는 사실을 발견했습니다.” 전기컴퓨터공학 교수 사미르 손쿠살레는 말했습니다. “그래서 부담을 더하지 않고 센서가 일상생활에 완전히 자연스럽게 들어갈 수 있는지 고민했습니다. 타액에는 코르티솔이 들어 있고, 평소 사용하는 치실은 이상적인 모니터링 도구가 될 수 있습니다.”
이 장치는 일반적인 치실 손잡이처럼 생겼으며, 플라스틱 손잡이와 양쪽 끝에 팽팽하게 연결된 필라멘트로 구성되고 검지 손가락 정도의 크기입니다. 모세관 현상을 통해 치실이 타액을 흡수해 장치 내부의 전극 감지 영역으로 보내면, 그곳에서 특수한 분자 인식을 통해 코르티솔 분자를 포착하고 감지합니다.
eMIP라고 하는 핵심 기술인 전기중합 분자각인 고분자는 30년 전에 처음 개발되었습니다. 이 기술은 석고 틀처럼 작동합니다. 코르티솔이 주형 분자 역할을 하고, “기억된 형태”를 가진 고분자가 그 주변에 형성됩니다. 주형을 제거하면 표적 분자와 정밀하게 맞는 결합 부위가 남아 선택적으로 인식하고 포착할 수 있습니다.
“eMIP는 혁신적인 기술입니다.” 손쿠살레는 말했습니다. “기존 바이오센서는 항체처럼 비용이 많이 드는 바이오수용체에 의존하는 경우가 많았지만, eMIP를 사용하면 어떤 표적 분자에도 맞춤형 인식막을 빠르게 만들 수 있습니다. 덕분에 개발 기간이 크게 단축되고 비용도 줄어듭니다.”
연구팀은 이 치실 센서가 시중의 최고 수준 스트레스 감지 장치만큼 민감하며, 전문 교육 없이도 가정에서 사용할 수 있어 스트레스 모니터링을 일상적인 건강 관리에 통합할 수 있다고 밝혔습니다. 확장성이 높은 eMIP 기술은 에스트로겐을 이용한 가임기 추적, 당뇨병 모니터링을 위한 포도당 측정, 암 관련 분자 감지에도 활용될 수 있으며, 향후 여러 바이오마커를 동시에 측정할 수도 있습니다.
장치가 모니터링에 효과적이기는 하지만, 손쿠살레는 주된 용도가 진단이 아니라 질환 관리와 지속적인 추적 관찰이라고 강조했습니다. “진단의 표준은 여전히 혈액 검사입니다. 하지만 심혈관 질환과 같은 진단을 받은 후에는 치실 센서가 치료 반응을 추적하고 시기적절한 중재를 가능하게 하는 데 매우 유용할 수 있습니다.”
연구팀은 이 센서의 상용화를 위한 스타트업 설립을 계획하고 있습니다. 연구 결과는 ACS Applied Materials & Interfaces에 게재되었습니다.
이번 치실 센서는 손쿠살레 연구팀의 웨어러블 센서 혁신에 추가된 성과입니다. 연구팀은 땀의 대사산물과 가스를 감지하고 움직임을 추적하며, 섬유에 직조할 수도 있는 유연 전자소자를 개발해 왔습니다.
기사 출처:
온라인 수집