특수 마스크로 호흡만으로 신장질환 감지 가능

수술용 마스크는 공기 중 병원균 확산을 막는 데 도움이 되어 COVID-19 팬데믹 기간 동안 널리 사용되었습니다. 이제 변형된 마스크는 만성 신장 질환을 포함한 건강 상태를 감지하여 착용자를 보호할 수 있습니다. ACS Sensors 에 보고된 연구진은 마스크 원단에 특수 호흡 센서를 통합하여 해당 질환과 관련된 대사산물을 감지했습니다. 초기 테스트에서 이 센서는 대부분의 경우 해당 질환이 있는 사람을 정확하게 식별했습니다.

신장은 신체의 대사 과정에서 생성된 노폐물을 제거합니다. 하지만 만성 신장 질환(CKD)의 경우, 이러한 장기가 시간이 지남에 따라 손상되고 기능을 상실하게 되어 건강에 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.

미국 질병통제예방센터(CDC)는 3,500만 명의 미국인이 만성 신장 질환을 앓고 있으며, 더 많은 사람들이 자신도 모르는 사이에, 어쩌면 초기 단계에 이 질환을 앓고 있을 수 있다고 추정합니다. 현재 의료 전문가들은 혈액이나 소변의 대사산물을 측정하여 이 질환을 진단하지만, 특수 사탕으로 만든 것과 같은 저비용 저기술 시스템을 사용하면 진단 과정이 더 쉬워질 수 있습니다.

화학적 호흡 센서는 만성신장질환(CKD) 환자들이 이 질환과 관련된 화학 물질인 암모니아를 다량으로 호흡하기 때문에 현재 연구 중인 또 다른 진단 도구입니다. 하지만 암모니아는 다른 질환과도 관련이 있습니다. 코라도 디 나탈레(Corrado Di Natale)와 동료들은 암모니아와 기타 만성신장질환 관련 대사산물을 동시에 감지하는 특수 센서를 개발하고자 했습니다.

사용 편의성을 위해 연구팀은 센서를 익숙한 형태, 즉 수술용 마스크에 통합했습니다. 호흡 센서를 만들기 위해 연구팀은 먼저 화학 센서에 흔히 사용되는 전도성 고분자로 은 전극을 코팅했습니다. 이 고분자는 휘발성 화합물에 민감한 분자인 포르피린으로 개질하여 감도를 높였습니다.

코팅된 전극은 일회용 의료용 마스크 사이에 배치되었고, 전선을 통해 장치를 전자 판독기에 연결했습니다. 특정 기체가 이 특수 고분자와 상호작용하자 측정 가능한 전기 저항 변화가 발생했습니다. 이러한 초기 공기 중 실험은 암모니아, 에탄올, 프로판올, 아세톤 등 만성 신부전(CKD) 관련 대사산물에 대한 센서의 높은 감도를 확인했습니다.

그 후, 특수 마스크가 100명을 대상으로 테스트되었습니다. 참가자의 약 절반은 만성신장질환(CKD) 진단을 받았고, 나머지 절반(대조군)은 그렇지 않았습니다. 센서는 참가자의 호흡에서 여러 화합물을 감지했으며, 데이터의 통계적 분석을 통해 만성신장질환 참가자와 대조군을 구분하는 명확한 패턴을 발견했습니다.

연구팀의 센서는 환자의 만성신장질환 여부를 84%(진양성) 정확하게, 환자의 만성신장질환이 없는 경우를 88%(진음성) 정확하게 식별했습니다. 또한, 이 결과는 센서 데이터가 만성신장질환의 진행 단계를 추정하는 데 사용될 수 있음을 시사하며, 이는 진단 과정에서 매우 중요한 역할을 할 수 있습니다.

연구자들은 이러한 연구 결과가 만성신장질환 환자를 간단하고 비침습적이며 비용 효율적으로 모니터링할 수 있는 가능성을 제시한다고 말합니다.

연구의 공동 저자인 세르지오 베르나르디니와 아날리사 노체는 "이 기술을 구현하면 질병 진행의 변화를 적시에 식별하는 것이 쉬워져 만성신장질환 환자 관리가 향상될 것으로 기대된다"고 말했습니다.

저자는 유럽연합의 NextGenerationEU 프로젝트의 자금 지원에 감사드립니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250507130341.htm