미주신경 자극 장치, 배터리 교체가 필요없는 '나노 발전기’탑재
비만으로 고생하는 사람들을 위해 먹지 않아도 전기 신호를 통해 뇌가 배부르다고 착각하는 장치가 개발됐다.
2017년 조사에 따르면, 전 세계에서 무려 7억명 이상의 성인과 어린이가 비만으로 고통을 받고 있으며, 그 수는 매년 꾸준히 증가하고 있는 것으로 나타났다.
위스콘신 매디슨대학 (University of Wisconsin-Madison) 재료공학 교수인 쉬동 왕(Xudong Wang)과 대학원생 광 야오(Guang Yao)는 배터리가 필요 없는 1cm 크기의 다이어트용 이식 장치 개발에 성공했다.
연구 결과는 최근 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 논문명
개발된 장치는 작은 동전 크기로 사람의 뱃속에 직접 이식해 사용된다. 이 장치에는 배터리를 탑재하고 있지 않기 때문에, 한번 설치되면 배터리를 교체할 필요가 없다. 그 대신 음식을 먹을 때 발생하는 위의 연동 움직임에 따라 '나노 발전기'가 전기 신호를 생성하고 위장과 뇌를 연결하는 미주 신경에 전달한다. 이 전기 신호가 뇌에 "배부르다"고 착각하게 만들어 다이어트할 수 있다.
나노 발전기는 사람의 일상적인 움직임 같은 기계적 에너지로부터 전기 에너지를 수확할 수 있다. 이름처럼 크기가 아주 작고 가벼운 데다 구동회로를 단순·집적화할 수 있어서 착용형·휴대용·신체 이식형 기기에 적용될 수 있는 미래 기술이다.
이러한 체중 감량을 위해 미주 신경을 자극하는 장치(VNS, Vagus Nerve Stimulation Therapy System)는 기존에 있었다. 2015년 식품 의약품 안전청(FDA)의 승인을 받은 기존 제품 '마에스트로(Maestro)'는 미주신경에 고주파 자극을 가해 뇌와 위 사이의 모든 신호를 차단한다. 특히 복잡한 제어 장치가 들어 있어 부피가 클 뿐만 아니라 배터리를 교체해야 하는 번거로움이 있었다.
쉬동 왕 교수는 "실험용 쥐를 대상으로 장치를 이식한 후 25일 동안은 급격한 체중 감소가 나타났다. 이후 안정기에 접어들고 100일 동안 장치를 이식한 쥐가 대조군보다 체중이 약 40% 줄어든 상태를 유지했다. 또한 100일 후 장치를 제거하자 이식 이전 몸무게로 다시 돌아왔다.
쉬동 왕은 나노 발전기에 관한 세계적 권위자로 이번에 개발된 장치도 '위벽의 물결'이라는 약간의 움직임을 전기로 변환해 신경 전달 구조를 개발했다. 연구진은 향후 더 큰 동물로 실험을 진행하고 곧 사람에게도 응용할 계획이다.
KPI뉴스 / 김들풀 전문기자 itnews@kpinews.kr
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