KAIST Unveils Smart Patch to Combat Diabetic Amputation
"Diabetic ulcers," which occur in patients with diabetes, are dangerous complications that can lead to amputation if the treatment window is missed. A joint research team
https://www.miragenews.com/kaist-unveils-smart-patch-to-combat-diabetic-1673344
한국기계연구원-국립한밭대학교-KAIST-미국 캘리포니아 공과대학교(Caltech) 공동 연구팀, 기존 비색(Colorimetric) 센서의 한계를 극복한 무선·무배터리 광전자 다중 모달 센서 개발
포도당·pH 농도 변화의 정밀한 색상 분석을 통해 당뇨성 질환 및 족부 궤양(당뇨족) 등 중증 합병증의 조기 진단 가능성 세계 최초 입증
스마트폰 무선 통신만으로 실시간 연속 모니터링 성공… 차세대 비침습 당뇨 관리 플랫폼으로 기대
한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 정준호 책임연구원(중앙대학교 약학대학 학연교수 겸임)은 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수, KAIST 기계공학과 박인규 교수, 미국 캘리포니아 공과대학교(Caltech) 웨이 가오(Wei Gao) 교수와의 공동연구를 통해, 주사기 채혈 없이 땀의 색 변화 분석만으로 당뇨병 및 당뇨족(당뇨발) 등 중증 합병증을 실시간으로 모니터링할 수 있는 ‘무선·무배터리 다중 모달 광전자 웨어러블 센서’를 세계 최초로 개발했다.
기존의 땀 기반 비색 센서는 pH와 같은 지표는 진단이 가능했지만, 당뇨의 지표인 포도당 성분 진단은 불가능했다. 또한, 성분에 따라 변하는 색상을 스마트폰 카메라 등으로 촬영해 분석해야 했기에 주변 조명(밝기, 그림자)에 따라 오차가 크고 연속적인 진단이 불가능했으며 특히 당뇨 환자의 포도당이나 pH 농도 변화를 의료 수준으로 정확하게 읽어내는 데에는 기술적 한계가 명확했다. 기계연 공동연구팀은 채혈 없이 당뇨 증상 모니터링이 가능한 무선 웨어러블 비색계 센서를 개발해 이러한 한계를 극복하였다.
개발한 무선 웨어러블 비색 센서는 스마트폰을 센서 가까이 대기만 하면 배터리 없이도 구동되며, 측정된 다중 바이오마커(포도당, pH, 체온 등) 데이터가 실시간으로 전송되어 환자와 의료진이 즉각적으로 상태를 모니터링할 수 있다. 특히, 당뇨발 환부의 포도당 수치 상승과 피부 pH 밸런스 붕괴 현상을 상처 드레싱 형태의 비색 천과 광전자 센서 하나로 24시간 추적 관찰할 수 있어, 조직 괴사로 이어질 수 있는 당뇨족의 위험성을 조기에 경고하고 예방할 수 있는 길을 열었다.
기계연 정준호 책임연구원은 “이번 연구성과를 통해 당뇨 질환 모니터링 시장을 포함한 만성 질환 대응 무채혈 진단 시장을 선도할 수 있는 원천기술을 확보했다는데 큰 의미가 있다”라고 밝혔다.
이번 연구성과는 재료과학 분야 최상위 국제 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials, Impact Factor 19.0, JCR 상위 4.5%)'에 정식 게재되었으며, 전면 표지 논문으로 선정되었다.
* 논문명: Wireless, Battery-Free, Optoelectronic, Multi-Modal Sensor Integrated With Colorimetric Dressing for Diabetic Ulcer Management, DOI: 10.1002/adfm.202532167
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