체내 리튬 양 감지 센서 개발

(c) Jialun Zhu and Shuyu Lin

리튬 양 감지, 중요성과 방법

리튬은 적절한 양만 섭취하면 양극성 장애와 우울증의 증상을 완화할 수 있습니다. 너무 적으면 효과가 없고 너무 많으면 위험한 부작용이 생길 수 있기 때문에 적정 수준을 유지하는 것이 중요하죠. 체내 리튬 양을 정확하게 모니터링하기 위해서는 침습적 혈액 검사를 받아야 합니다. 하지만 최근 과학자들은 병원에 가지 않고도 30초 만에 손가락 끝 표면의 땀에서 리튬 수치를 감지하는 작은 센서를 발명했습니다.

"눈에 보이지는 않지만 인체는 아주 적은 양이라도 지속적으로 땀을 생성합니다. 리튬을 포함한 약물에서 파생된 작은 분자가 그 땀에 포함되어 있습니다. 우리는 이러한 현상을 바탕으로 체내 분자를 감지할 새로운 유형의 센서를 개발하기로 했습니다. 단 한 번의 터치를 통해 개발된 센서는 신체에서 순환하는 물질들의 분자 수준 정보를 얻을 수 있습니다."라고 캘리포니아 대학 로스앤젤레스에 있는 이 프로젝트의 수석 연구원인 Sam Emaminejad 박사는 말합니다. "우리는 이미 스마트폰 및 키보드와 같은 많은 터치 기반 전자 제품과 상호 작용하므로 이 센서는 일상 생활에 원활하게 통합될 수 있습니다."

 

리튬 양 감지를 위한 기술적 돌파구

리튬을 감지하는 센서를 개발하는 데에는 몇 가지 돌파해야 할 기술적 문제점이 있었습니다. 땀은 일반적으로 미량으로 나오는데 리튬의 하전 입자를 감지하는 데 필요한 전기화학적 감지에는 수성 또는 수분 환경이 필요합니다. 이를 위해 연구팀은 글리세롤을 함유한 수성 젤을 설계했습니다. 이 추가 성분은 젤이 마르는 것을 방지하고 센서의 전자 부분에 대한 통제된 환경을 조성했습니다.

연구팀은 젤을 통과한 리튬 이온을 포획하기 위해 이온 선택성 전극을 사용했습니다. 축적된 이온은 기준 전극과 비교하여 전위차를 생성합니다. 연구원들은 이 차이를 사용하여 땀에 존재하는 리튬 농도를 측정했습니다. 이러한 구성 요소는 압정 머리보다 작고 약 30초 내에 리튬을 감지할 수 있는 작은 직사각형 센서로 구성됩니다. 센서는 아직 예비 테스트 단계에 있지만 궁극적으로 연구원들은 공급자 또는 환자에게 시각적 피드백을 제공하는 더 큰 시스템에 센서를 통합하는 것을 구상하고 있습니다.

 

기술 응용 분야

인공 손가락을 사용하여 센서를 특성화한 후 연구팀은 실제 리튬 치료 요법을 받는 1인 포함, 실험자들을 모집하여 테스트했습니다. 연구원들은 약물 복용 전후에 이 사람의 리튬 수치를 기록했습니다. 그들은 이러한 측정값이 타액에서 파생된 측정값에 가깝다는 것을 발견했습니다. 앞으로 연구원들은 센서의 판독값에 대한 로션 및 기타 피부 제품의 영향을 연구할 계획입니다.

이 기술은 리튬 이외의 응용 분야도 있습니다. Emaminejad는 알코올 및 Tylenol®로도 알려진 진통제인 아세트아미노펜을 모니터링하는 동시에 다른 물질을 감지할 가능성을 모색하기 위해 유사한 터치 기반 센서를 개발하고 있습니다. 완전한 감지 시스템에는 지문으로 보호되는 암호화 또는 남용하기 쉬운 물질의 경우 환자의 혈류량이 낮은 경우에만 약물을 방출하는 로봇 조제 시스템과 같은 추가 기능이 포함될 수 있습니다.

* 원본 기사: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220822130436.htm