나노기술 및 정책 정보

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붕대는 상처를 덮는데 적합하지만 감염을 감지할 수 있다면 훨씬 더 유용할 것임.

로드 아일랜드 대학의 연구진은 붕대의 섬유에 나노센서를 내장함으로써 상처의 감염을 감지하고 모니터링하는 연속적이고 비 침습적인 방법을 개발함.

붕대 내의 단일벽 탄소나노튜브가 과산화수소 농도를 감지하여 상처의 감염을 식별할 수 있는 것임.

지금까지 이러한 목적으로 탄소나노튜브를 사용하는데 있어 어려웠던 점은 생체 적합성 방식으로 고정시켜 주변 환경에 민감하게 유지하는 것이었음. 탄소나노튜브를 캡슐화하는 마이크로 파이버는 이 두 가지 과제를 모두 해결할 수 있게 됨. 나노튜브는 물질에서 침출되지 않지만 상처 내 과산화수소에 민감한 특징을 이용함.

‘스마트 붕대’는 소형 웨어러블 장치에 의해 모니터링 되며, 붕대에 있는 탄소나노튜브의 신호를 무선 (광학)으로 감지함. 신호는 스마트 폰 유형의 장치로 전송되어 환자 또는 의료 서비스 제공자에게 자동으로 알려줌.

이 장치는 진단 목적으로만 사용되지만, 궁극적으로 초기 단계에서 감염을 진단하여 항생제를 덜 필요로 하고 사지 절단과 같은 과감한 조치를 예방하는 것임. 만성 상처 관리가 일상적인 당뇨병 환자에게 특히 유용할 것임.

연구진은 섬유의 개별 섬유 내부에 나노센서를 정확하게 배치하기 위해 미세 가공 공정을 설계하고 최적화했으며, 최첨단 현미경을 사용함. 또한 집에서 만든 근적외선 분광기를 사용하여 직물의 광학적 특징을 최적화함.

프로젝트의 다음 단계는 상처에서 발견되는 살아있는 배양 세포가 붕대에 제대로 기능하는지 확인하는 것임. 연구진이 사용할 이러한 세포는 병원성 박테리아의 존재 하에서 과산화수소를 생성하는 섬유 아세포 및 대 식세포(백혈구)로 알려져 있으며, 모든 것이 순조롭게 진행된다면 쥐를 대상으로 한 '생체 내' 테스트로 넘어갈 것임. 그 시점에서 이러한 동물 상처 모델을 전문으로 하는 협력자를 찾을 것임.

또한, 테스트는 작은 붕대 샘플에 중점을 두었지만 이 기술은 훨씬 큰 붕대에 쉽게 적용할 수 있음.

본 연구 성과는 Advanced Functional Materials ("A Wearable Optical Microfibrous Biomaterial with Encapsulated Nanosensors Enables Wireless Monitoring of Oxidative Stress")에 게재됨.