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눈물로 안구 외상 감지... 새로운 바이오센서 기기 개발되다
2018-10-22 15:14:52
김성은
▲안구 부상은 언제 어디서든 발생할 수 있다(출처=게티이미지)

눈에 외상이 발생하면 잠재적인 시력 손상을 예방하기 위해 즉시 전문의의 진료를 받아야 한다. 한 연구팀이 안구 부상을 빠르게 탐지할 수 있는 금 나노입자가 섞인 젤을 개발했다. 이 젤은 눈에 외상을 탐지할 경우 색이 변한다. 미 일리노이대학 연구팀이 눈물에 들어있는 아스코르브산을 안구 외상의 지표로 사용할 수 있다는 것을 발견한 것이다.

안구 부상 탐지하는 나노입자 함유된 젤

안구 부상은 언제 어디서든 발생할 수 있다. 안구 부상의 원인에는 ▲마모 ▲찰과상 ▲이물질 ▲관통 ▲화학물질로 인한 화상 등이 있다.

다친 눈을 문지르지만 않는다면 경미한 안구 부상은 24시간 이내에 스스로 치유된다. 그러나 증상이 호전되지 않는 경우, 안구와 관련된 합병증을 피하고자 즉각적인 치료를 받아야 한다.

한편, 안구 부상 탐지 속도를 높이길 원했던 일리노이대학 연구팀은 새로운 현장진단 고속탐지 기기를 개발했다. 이 기기는 몇 분 안에 안구 외상과 관련된 핵심 지표를 탐지할 수 있다.

연구팀은 인공눈물 샘플 및 환자의 눈물 샘플에서의 아스코르브산 수치를 측정할 수 있는 오조젤(OjoGel)이라는 센서를 사용했다. 센서는 체액에 아스코르브산이 들어있으면 색이 변하는 금 나노입자가 함유된 젤을 사용하고 있다.

“수술 후 환자뿐만 아니라 외상 환자의 안구를 평가하는 데 이 바이오센서가 상장한 잠재력을 보일 것이라고 기대하고 있다”고 이번 연구의 선임 저자인 디판잔 판 바이오공학과 교수는 말했다.

이번 연구에는 눈물 속 아스코르브산 존재 여부로 안구 부상을 확인할 수 있다는 이론을 적용했다. 아스코르브산 또는 비타민 C는 안구의 수양액 속에 고농도로 들어있다. 수양액은 안구 내에 들어있는 체액으로 각막과 수정체에 영양분을 공급하고 안압을 유지하는 기능을 한다. 한편, 안구 속 수양액이 풍부하면, 눈물 속에 비타민 C가 적게 들어있다.

그러나 외상으로 인해 각막에 상당한 손상을 입게 되면 수양액이 눈물막으로 새어 나와 눈물 속 비타민 C 농도가 높아진다. 바로 이 원리를 적용한 오조젤 바이오센서는 눈물 샘플을 사용해 안구 부상을 빠르게 탐지할 수 있는 것이다.

▲'오조젤' 이라는 센서로 눈물 속 아스코르브산 농도를 측정할 수 있다(출처=게티이미지)

얼마나 많은 눈물 샘플이 필요할까?

연구팀은 바이오센서를 사용해 아스코르브산 농도를 확인하기 위해서 아주 적은 양의 눈물로도 충분하다고 밝혔다. 비타민 C를 젤에 접촉하면, 젤은 자동적으로 색이 변하고 아스코르브산의 농도에 따라 색의 변화 정도가 달라진다. 예를 들어, 비타민C 농도가 낮은 눈물은 젤이 옅은 노란색으로 변하는 반면 농도가 높으면 어두운 적갈색으로 변하게 되는 것이다.

연구팀은 아스코르브산 농도에 대한 색 연관성을 판단하기 위해 모든 색 변화 정도에 대한 확장 실험을 실시했다. 그리고 픽셀 피커(Pixel Picker)라는 모바일 앱을 사용해 컬러 키(color key)와 가이드라인을 제작했다. 이 두 가지는 색 변화로 비타민 C 농도를 정확하게 측정하기 위해 사용된다.

“오조젤은 특별한 바이오센서 기법으로 현장 전달 시스템을 사용해 아스코르브산을 테스트하는 효과적이고 간단한 방법”이라고 판 교수는 덧붙였다.

연구팀은 현재 임상 환경에서 사용할 수 있는 저가의 기기를 생산하기 위해 바이오센서 기술을 개선할 방안을 계획 중이다. 그리고 바이오센서를 통한 판독이 안구 손상의 정도를 평가하는 데 신뢰할 수 있는지 판단하기 위해 임상 연구를 실행할 예정이다. 2019년에는 기기의 가치를 높이기 위해 의료 전문가들과의 협업을 계획 중에 있다.

안구 부상에 관해

중증의 안구 부상을 방치하면 발생할 수 있는 최종적인 합병증은 시력 상실이다. 이를 피하기 위해 의료 전문가들은 심각한 안구 통증이나 흐릿한 시야, 복시 또는 안구 출혈 등의 증상이 동반된 안구 부상을 입은 경우 즉시 병원을 찾을 것을 권하고 있다.

안구 부상의 치료는 증상의 정도에 따라 달라진다. 눈에 이물질이 들어간 경미한 부상은 물로 제거하는 반면, 감염과 관련된 경우는 항생제 안약 또는 연고로 치료한다. 안구가 베이거나 눈 주위의 뼈 손상이 발생한 경우, 수술이 필요할 수도 있다.

안구 외상으로부터 보호하기 위해 망치나 전동 공구를 사용하는 작업 시에는 안구 보호 장치를 착용해 적절한 주의를 기울일 필요가 있다. 고글 같은 장치는 눈에 이물질이 들어가는 것을 막는 데 효과가 있다.

한편, 콘택트렌즈를 착용하는 사람들은 눈을 더욱 주의해야 한다. 렌즈를 만지기 전에는 언제나 손을 씻고 건조해야 한다. 또한, 안과 전문의가 허락하지 않는 한, 콘택트렌즈를 착용한 채 잠을 자는 것을 피해야 한다.

[메디컬리포트=김성은 기자]


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