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여드름·염증 치료하는 투명 패치 개발…무선충전은 덤IBS, 나노기술 이용해 투명하고 유연한 무선충전 온열패치 개발 성공
▲ 투명한 스마트 온열 패치(왼쪽)와 패치를 손등에 부착한 모습. 출처=IBS

[이코노믹리뷰=최지웅 기자] 남녀노소 고민하는 피부질환인 여드름과 염증은 온열 요법으로 치료할 수 있다. 피부에 열을 가해 혈관이 확장되면 혈액순환이 원활해져 염증 완화 효과를 기대할 수 있다. 또 피부를 구성하는 콜라겐 분자의 운동이 활발하게 일어나 약물의 침투를 돕는다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 박장웅 교수 연구팀은 UNIST 이상영 교수팀, 밀라노대학과 공동으로 피부에 부착해 여드름과 염증을 치료하는 투명 온열패치를 개발했다고 8일 밝혔다.

이 패치는 무선 충전 및 휴대 가능한 것이 특징이다. 투명하고 유연한 성질을 유지하기 위해 신소재와 첨단 프린팅 기법으로 제작됐다.

기존의 온열패치는 구동 모듈과 배터리 등이 별도 필요하고 부피가 커 부착 가능 부위가 한정적이었다. 투명하지 않아 쉽게 눈에 띄는 문제도 있었다.

이에 연구진은 전극, 배터리, 무선통신 요소 등 모든 구성요소가 투명하고 유연한 온열패치 개발에 나섰다.

연구진은 핵심부품인 전극을 투명하면서도 유연하게 만들기 위해 ‘메탈릭 글래스’와 ‘나노 와이어’를 이용했다. 인듐주석산화물(Indum Tin Oxcide)을 소재로 삼는 기존 투명전극은 휘어지거나 늘어나지 않아 피부 부착 장치의 부품으로 적합하지 않기 때문이다.

우선 연구진은 신축성이 뛰어난 메탈릭 글래스를 1차원 섬유 형태로 만들어 미세한 그물 구조로 제작했다. 그물 사이의 빈 공간은 나노미터 두께의 얇은 실인 나노 와이어로 채워 전도성이 높고 유연한 투명전극을 구현했다.

또한 ‘전기수력학 프린팅 기법’을 이용해 은(Ag) 잉크를 격자무늬로 찍어내어 투명 배터리를 제작했다. 전기수력학 프린팅 기법은 정전기적 힘으로 전극물질과 전해질을 마이크로미터 단위로 정밀하게 출력해낸다. 전극과 배터리는 통신 회로와 연결되어 무선으로 패치를 충전할 수 있다. 충전한 패치를 가볍게 누르면 온열이 발생하여 언제 어디서든 사용이 가능하다.

연구진은 개발한 패치로 피부에 1분 정도 온열을 가한 후 피부의 생리학적 변화를 관찰하였다. 그 결과 혈류량이 13분 동안 증가하고 수분흡수도 역시 약 1.9배 증가했다. 온열패치의 성능을 실험으로 입증해 의료 목적으로 활용될 가능성을 보여줬다는 평가다. 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘나노 레터스’에 8일자로 게재됐다.

박장웅 연구위원은 “이번 연구로 모든 구성요소가 투명하고 동시에 유연한 무선충전 온열패치를 최초로 선보였다”며 “미용 산업 및 의료 분야 등에 다양하게 활용될 뿐 아니라 피부에 부착하는 차세대 웨어러블 기기 플랫폼이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

최지웅 기자  |  jway0910@econovill.com  |  승인 2020.07.08  11:39:21
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