피부에 붙이기만하면 온열 효과…여드름 치료하는 투명 패치 개발

투명 온열패치 구동 모습 [영상 IBS]

피부에 부착해 여드름과 염증 등을 치료할 수 있는 투명 온열 패치가 개발됐다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 박장웅 교수(연세대 신소재공학과) 연구진은 “피부에 부착할 수 있는 얇고 유연한 투명 온열 패치를 개발했다”고 8일 밝혔다. 이를 이용해 여드름과 염증 등도 치료할 수 있다는게 연구진의 설명이다. 여드름과 염증 같은 피부 질환에는 따뜻한 열을 가하는 ‘온열 요법’이 치료 방법 중 하나로 쓰인다. 피부에 열을 가해 혈관이 확장되면 혈액순환이 원활해져 염증이 완화되며 피부를 구성하는 콜라겐 분자의 운동이 활발하게 일어나 약물의 침투를 돕기 때문이다.

하지만 기존 온열 패치는 구동 모듈과 배터리 때문에 부피가 크고 외관상으로도 쉽게 눈에 띄는 문제가 있었다. 연구팀은 핵심 부품인 전극에 신소재인 ‘메탈릭 글래스’와 ‘나노 와이어’를 적용해 이 같은 문제를 해결했다. 기존에 사용되던 투명전극은 인듐주석 산화물이 주요 소재라 휘어지거나 늘어나지 않아서 피부 부착에 용이하지 않았다. 연구진은 일단 신축성이 높은 메탈릭 글래스를 1차원 섬유 형태로 만들어 미세한 그물 구조로 제작했다. 그물 사이의 빈 공간은 나노미터 두께의 얇은 실인 나노 와이어로 채워 전도성이 높고 유연한 투명전극을 구현했다.

IBS 나노의학 연구단은 나노기술 이용해 투명하고 유연한 무선충전 온열패치를 개발했다고 밝혔다. 사진은 온열 패치를 손등에 부착한 모습. [사진 IBS]

배터리도 투명하게 만들었다. 전극 물질과 전해질을 잉크처럼 써서 부품 위에 찍어내는 방식을 사용해서다. ‘전기수력학 프린팅’(Electro-hydrodynamic jet-printing)으로 불리는 기법은 잉크젯 프린팅과 방식이 같지만 정전기적 힘으로 잉크를 미세하게 조정해 마이크로미터 단위로 정밀하게 출력할 수 있는 기법이다. 전극과 배터리를 통신 회로와 연결해 무선 충전도 가능하다.

연구팀이 이 패치로 피부에 1분 정도 온열을 가한 후 피부의 생리학적 변화를 관찰해보니 혈류량이 13분 동안 증가하고 수분흡수도 약 1.9배 증가했다. 박 교수는 “이번 연구를 통해 모든 구성요소가 투명한 무선충전 온열패치를 최초로 선보였다”며 “미용 산업 및 의료 분야 등에 다양하게 활용될 뿐 아니라 피부에 부착하는 차세대 웨어러블 기기 플랫폼이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 나노 레터스에 8일 공개됐다.

권유진 기자 kwen.yujin@joongang.co.kr