체내 스트레스 감지하는 센서 시스템 개발

입력 2019.01.08 11:26

성균관대·세종대 공동 연구…스트레스 호르몬 실시간 모니터링

스트레스 반응 시스템 그림
스트레스를 감지하면 인간의 두뇌는 부신 피질에서 스트레스 반응 호르몬인 코르티솔​(코티졸)을 분비하도록 지시한다. 신체 내부에 과도하게 분비된 코르티솔​은 만성 스트레스 반응을 유발하여 전신에서 다양한 질환을 직접적으로 혹은 간접적으로 유발한다./사진=한국연구재단 제공

체내 스트레스 호르몬 분비를 실시간으로 알려주는 센서 시스템이 개발됐다.

성균관대학교 김태일 교수와 세종대학교 최영진 교수 공동 연구팀이 체내 부신의 전기생리학적 신호를 통해 스트레스 호르몬인 '코르티솔'을 간접 측정했다고 한국연구재단이 밝혔다.

코르티솔​은 스트레스를 받을 때 몸에서 분비되는 호르몬이다. 지속적으로 과도하게 분비되면 다양한 만성질환, 우울증 등을 유발한다. 하지만 코르티솔​ 분비량을 모니터링하는 것은 쉽지 않았다. 기존의 타액이나 혈액을 이용한 측정 방법은 실시간 모니터링이 어렵고, ​침, 땀으로 얻을 수 있는 수치와 실제 수치와는 큰 차이가 있었다.

이에 연구팀은 유연한 플라스틱으로 구성된 전자소자를 개발했다. 이를 체내에 삽입해 부신 피질과 수질에서 코르티솔​을 분비할 때 나오는 전기신호를 측정하는 것이다. 실제 쥐 실험을 통해 부신의 전기신호를 외부 장치에 기록하는 데 성공했다. 연구팀은 "시스템은 생체 친화적이어서, 살아 움직이는 동물에서도 9주 이상 원만히 작동했고 동물의 생존율도 매우 높았다"고 말했다. 

삽입 가능한 실시간 스트레스 호르몬 분비센서 관련 그림들
개발된 센서는 유연한 플라스틱 기판과 금속 전극으로 되어 있어, 체내에 완전히 삽입 고정된다. 스트레스에 의해 부신피질자극호르몬(ACTH)이 분비되면 부신 피질 세포는 코르티솔​을 생성하는데, 그 과정에서 세포막 내외로 이온이 이동한다. 여기서 발생하는 전기 신호를 센서가 감지하게 된다./사진=한국연구재단

김태일 교수는 “그동안 잘 알려지지 않은 부신의 호르몬 분비를 파악하는 기본 연구이며, 여타 다른 생체기관의 호르몬 조절 연구까지 파급효과를 보일 것”라고 말했다. 

최영진 교수는 “향후 의학적으로 환자 모니터링에 적용할 수 있을 뿐 아니라 검지 과정을 역이용하면 간단한 전기자극을 통해 스트레스가 질병화하는 것을 막을 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원으로 수행됐다. 또한 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’ 1월 7일자에 게재됐다.



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