몸을 통신망 삼아 센서와 치료기기 연결… 생쥐 다리 움직였다

美 조지아공대 SWANS 개발 몸 속 센서-치료장치 등 무선 연결 몸 한쪽 신호 감지, 다른 쪽서 치료 미국 조지아공대 연구팀이 인간 조직을 통신 경로로 활용해 체내에서 신호를 전달하는 ‘무선 자율 네트워킹 시스템(SWANS)’을 개발했다. 시스템은 적은 전력만으로 작동한다. 그 결과 장치를 주사기로 주입이 가능한 크기인 직경 3mm 이하로 소형화할 수 있다는 장점이 있다. 조지아공대 제공 사람의 몸을 하나의 통신망처럼 활용해 몸속에 삽입한 초소형 센서와 치료 장치, 몸 밖의 웨어러블 기기가 서로 신호를 주고받도록 연결하는 무선 통신 기술이 개발됐다. 신체 한쪽에서 생체 신호를 감지하면 멀리 떨어진 다른 부위의 치료 장치가 자동으로 약물을 방출하거나 신경을 자극하는 방식의 맞춤형 치료에 활용될 것으로 기대된다. 앨릭스 에이브럼슨 미국 조지아공대 화학·분자생물공학 부교수팀은 체내에서 인체 조직을 통해 여러 장치가 통신하는 ‘스마트 무선 자율 네트워킹 시스템(SWANS)’을 개발하고 연구결과를 24일(현지 시간) 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 몸 밖 신체 표면에 부착하는 웨어러블 장치와 몸속에 삽입한 여러 체내 기기(임플란트)는 하나의 통신망으로 연결하기 어렵다. 블루투스나 근거리무선통신(NFC) 같은 기존 무선 통신 기술이 활용되지만 신호가 인체 조직을 잘 통과하지 못하기 때문이다. 통신이 원활하게 이뤄지려면 비교적 큰 안테나와 많은 전력이 필요해 임플란트를 작게 만드는 데도 제약이 있다. 연구팀이 개발한 SWANS는 기존 무선 통신 기술 대신 인체 조직이 이온을 통해 전기를 전달하는 특성을 이용한다. SWANS에 연결된 각 장치는 주변 조직을 통해 전달되는 특정 전압과 길이의 전기 자극을 인식하도록 설계됐다. 장치마다 반응 신호를 다르게 설정하면 원하는 장치만 선택적으로 작동시킬 수 있다. 여러 센서에서 얻은 정보를 조합해 특정 치료 장치를 자동으로 작동시키는 것도 가능하다. 센서와 치료 장치는 주변 조직을 통해 신호를 주고받을 수 있어 서로 연결돼 있거나 가까이 위치할 필요가 없다. 연구팀은 “생체 신호를 감지하기 가장 좋은 위치에 센서를 두고 치료하는 데 가장 효과적인 위치에 치료 기기를 배치할 수 있다”고 설명했다. 연구팀은 생쥐의 몸에 센서와 신경 조절 임플란트를 배치하고 SWANS로 연결해 실제 작동 여부를 확인했다. 실험 결과 센서가 쥐의 앞발 움직임을 감지하면 자동으로 임플란트에 신호를 보내고...