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BioINwatch

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인체 삽입형/패치형 의료기기 개발 현황

  • 등록일2016-11-28
  • 조회수9553
  • 분류레드바이오 > 의료기기기술
  • 발간일
    2016-11-24
  • 키워드
    #의료기기#삽입형#패치형
  • 첨부파일
    • pdf BioINwatch16-82(11.24)●인체 삽입형 패치형 의료기기 개발 동향... (다운로드 268회) 다운로드 바로보기

 

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 16-82

인체 삽입형/패치형 의료기기 개발 현황

 


◇ 세계적인 고령화로 수명연장 및 인체 기능을 돕는 기기에 대한 수요가 증가하고 있어, 환자의 고통을 최소화하기 위한 인체 삽입형 또는 패치형 의료기기들이 꾸준히 개발되고 있음에 따라 관련 내용 정리

 


■ 인체 삽입형 의료기기 개발 현황


 ○ 뇌 속 소형 인공칩 ‘뉴로프로스테틱(neuroprosthetic)’ 개발 추진(2016.8)
  - 미국 스타트업 커널(Kernel)은 알츠하이머, 뇌진탕 등의 뇌손상을 회복시키기 위해 인간 뇌에 주입할 수 있는 초소형 인공칩 뉴로프로스테틱* 개발 추진
    * 뉴로프로스테틱은 신경의 활동을 돕는 보철기구라는 의미로, 향후 환자들뿐만 아니라 인간 지능 전반에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대
  - 현재 학습과 기억 등의 기능을 지닌 인공해마로 동물실험을 마친 상태
    ※ 원숭이와 쥐를 대상으로 뇌 속에 소형 칩을 주입하는데 성공했으며, 뇌 기능을 일부 회복하는데 성공
  - 10개월 후 인공 칩의 시제품을 출시할 수 있을 것이며, 뇌전증(epilepsy) 환자를 대상으로 임상실험을 실시할 계획


 ○ GSK와 구글 자회사 베릴리, 생체전자의약업체 ‘갈바니’ 설립 합의
  - 구글의 자회사 베릴리 생명과학은 GSK와 손잡고 생체전자의약품*의 R&D와 상용화를 추진하기 위한 '갈바니 바이오일렉트로닉스(Galvani Bioelectronics)'를 설립하기로 합의(2016.8)
    * 생체전자의약품(Bioelectronic medicine)은 생물학과 공학의 최신 기술을 활용해 전기적 상호작용을 분석하고 각 신경에 부착되는 소형 장치를 통해 질병이 발생했을 때 나타나는 불규칙한 패턴을 바로잡는 새로운 과학분야
  - 갈바니 바이오일렉트로닉스의 지분은 GSK가 55%, 베릴리가 45% 보유, 향후 7년간 최대 5.4억파운드(미화 약 7.7억달러, 한화 약 9,100억원)를 투자
  - 생체전자의약 장치를 이용해 관절염, 당뇨병, 천식과 같은 만성질환을 치료할 수 있을 것으로 기대


 ○ 구글, 인체 삽입형 진단기기 특허 출원(2016.10)
  - 구글은 미국 특허상표청(USPTO)에 ‘압타머* 기반의 센서, 삽입형 기기와 감지 시스템(Aptamer-based Sensors, Implantable Devices and Detection System)’ 특허를 출원(공개번호: US20160278638)
  - 압타머는 질병 진단에 이용하는 차세대 바이오 물질로, 해당 특허는 몸 안에 삽입한 센서가 질병의 징후를 미리 파악하는 기술
    ※ 피부 진피 내 삽입된 진단기기는 센서를 통해 인간의 혈액, 땀, 간질액 등을 분석하고 생리적 지표를 모니터링하고, 얻은 정보를 내장된 안테나를 이용해 무선신호로 전송하여 판독기기와 통신
    ※ 판독기기는 센서에 동력을 공급하며 인체 삽입형 진단 시스템의 작동을 제어. 또한 센서에 혈액 지수를 연속 측정하고 저장할 수 있음
  - 인체 삽입형 진단기기는 구글X의 스마트워치와 함께 사용될 것으로 계획


 ○ 미국의 UC 버클리 연구팀, 먼지 크기의 인체 삽입형 센서 ′뉴럴 더스트′ 개발
  - 쥐의 근육과 말초 신경에 이식하여 생체 내 전기 생리학 기록을 얻을 수 있는 초소형 무선 센서인 ′뉴럴 더스트(Neural Dust)*′ 관련 논문 발표(2016.8)
    * 뉴럴 더스트의 크기는 길이가 3mm, 너비는 1mm로 모래 한 알 정도에 해당. 향후 머리카락 굵기의 절반 이하로 크기를 줄일 계획
  - 뉴럴 더스트는 뇌나 근육을 자극하여 특정 장기가 제대로 동작하는지 확인할 수 있으며, 체내에서 평생 사용 가능
  - 당초 뇌와 기계간 차세대 인터페이스 개발을 목표로 연구되었으나, 향후 여러 신체에 삽입하여 활용 영역이 확대될 전망


 ○ 광주과학기술원 이종호 교수 연구팀, 인체 삽입용 태양전지 개발
  - 심박조율기 등 인체 내 의료기기의 전력을 지속적으로 공급하는 박막 구조의 피부 삽입용 태양전지 개발
    ※ 연구결과는 어드밴스드 헬스케어 머터리얼스(Advanced Healthcare Materials)지에 ‘Subdermal Flexible Solar Cell Arrays for Powering Medical Electronic Implants’라는 제목으로 발표(2016.5.4.)
  - 인체 삽입형 의료기기의 난제인 전력 부족 문제를 획기적으로 해결할 수 있는 방법이라는 점에 의의
  - 향후 많은 전력을 지속적으로 필요로 하는 실시간 혈당 분석기, 질병 진단 센서, 혈액 분석 센서 등과 같은 헬스케어 인체 삽입 의료기기 개발에 기여할 것으로 전망

 

 

■ 패치형 의료기기 개발 현황


 ○ 패치 부착만으로 혈당을 조절하는 당뇨 패치 ‘The U-Strip’ 개발
  - 미국의 피부 패치 전문기업인 트랜스더말 스페셜티스 글로벌은 주사바늘 없이 패치만으로 혈당을 조절하는 기술 개발(2012년)
  - 인슐린이 담긴 패치를 피부에 부착한 뒤 초음파 파형 공정을 이용해 모공과 혈관으로 인슐린을 주입하는 새로운 형태의 의료기기
    ※ 기존 방식에서 사용되던 인슐린 양의 25%만 가지고도 보다 우수한 혈당조절 결과 보임
  - 해당 패치는 미국 FDA 승인을 위한 임상3상이 진행 중이며, 2017년 출시 예정
    ※ 코스닥 상장업체인 국내 윈팩은 트랜스더말 스페셜티스의 주식 264만 5,502주 (7.39%)를 약 46.3억원에 취득(2016.4)


 ○ 패치형 헬스 모니터링 장치 개발
  - 한양대를 포함한 미국 일리노이대, 스위스 취리히연방공대 등 국제공동 연구진은 피부에 부착하기만 하면 심박수와 자외선 노출 정도 등 건강정보를 알려주는 패치형 장치를 개발
    ※ 연구결과는 사이언스 어드밴스(Science Advances)지에 ‘Battery-free, stretchable optoelectronic systems for wireless optical characterization of the skin’라는 제목으로 발표(2016.8.3.)
  - 이 장치는 LED와 광센서, 안테나 등 다양한 요소로 구성되어 있으나, 지름이 1.5cm 정도에 불과한 얇은 스티커 형태
    ※ 기존 헬스 모니터링 장치보다 크기를 획기적으로 줄일 수 있었던 것은 근거리 무선통신(NFC) 기술로 외부에서 무선으로 전원을 공급받기 때문
  - 심박수와 혈액 안의 산소포화도, 자외선 노출 정도, 피부색 변화를 측정할 수 있으며, 측정 결과는 스마트폰, 태블릿 기기 등으로 전송돼 사용자가 쉽게 확인 가능


 ○ 패치형으로 혈당 측정 겸 약물전달 장치 개발
  - 기초과학연구원 김대형 박사 연구팀은 땀에 들어 있는 당분으로 혈당 수치를 파악하는 센서와 약물 주입용 미세 약물 침을 하나로 만든 당뇨 환자용 전자피부(피부에 달라붙어 자유롭게 휘어지는 전자장치)를 개발 
    ※ 연구결과는 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)지에 ‘A graphene- based electrochemical device with thermoresponsive microneedles for diabetes monitoring and therapy’라는 제목으로 발표(2016.3.21.)

 

 

 

본 내용은 연구자의 개인적인 의견이 반영되어 있으며, 생명공학정책연구센터의 공식 견해는 아닙니다.


본 자료는 생명공학정책연구센터 홈페이지(http://www.bioin.or.kr)에서 PDF 파일로 다운로드가 가능하며,


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