IU 인디애나폴리스의 통합 나노시스템 개발 연구소(Integrated Nanosystems Development Institute)의 연구를 기반으로 개발된 호흡 시 혈당 수치에 대한 쉽고 정확한 정보를 제공하기 위해 끈에 착용할 수 있는 작고 가벼운 장치인 PreEvnt의 아이작 프로토타입. 사진 제공: Liz Kaye, 인디애나 대학교
당뇨병을 앓고 있는 약 4천만 명의 미국인에게 당뇨병 관리의 중요한 부분은 밤낮으로 혈당을 모니터링하는 것입니다.
그러나 이 정보를 파악하는 것은 어려운 일이며, 특히 손가락이 찔리는 것을 두려워할 수 있는 젊은 환자에게는 더욱 그렇습니다. 그리고 연속 혈당 모니터와 같이 침습적이지 않은 다른 방법은 여전히 사용자에게 피부 아래에 센서를 삽입하고 일부 사용자를 불편하게 만들 수 있는 작은 송신기를 착용하도록 요청합니다.
인디애나 대학의 연구에 기초한 새로운 장치는 제2형 당뇨병의 위험이 있는 개인이 혈당을 더 잘 모니터링하여 질병의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
스코셰 인더스트리의 자회사인 PreEvnt의 아이작은 목에 끈을 매달아 사용자의 호흡만으로 혈당에 대한 쉽고 정확한 정보를 제공할 수 있는 작고 가벼운 장치입니다.
호흐 측정기 기술은 IU 인디애나폴리스의 통합 나노시스템 개발 연구소와 공동으로 개발되었으며 당뇨병 경보견에서 영감을 받았습니다. 이 서비스 동물은 주인이 즉시 치료하지 않으면 혼수 상태를 포함한 심각한 합병증으로 이어질 수 있는 위험한 상태인 저혈당증을 경험하는 경우를 감지하도록 훈련되었습니다.
"우리 실험실은 당뇨병 경고 탐지견이 감지할 수 있는 '냄새'인 저혈당증과 상관하는 호흡의 특정 분자를 성공적으로 확인할 수 있었습니다." 통합 나노시스템 개발 연구소의 이사이자 IU 인디애나폴리스의 정보학, 컴퓨팅 및 엔지니어링의 IU Luddy School 교수인 Mangilal Agarwal은 말했습니다.
"이 분자를 확인하는 것 이외에, 우리 실험실은 nanoscale 기술을 상업화하기 위하여 파트너와 또한 협력하고 있는 동안, 그(것)들을 검출하기 위하여 감지기를 시험하고 있습니다."
CDC 국립 당뇨병 통계 보고서에 따르면 당뇨병은 미국에서 약 3,840만 명, 즉 인구의 11.6%에 영향을 미치며, 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 약 8억 3,000만 명에게 영향을 미칩니다. 이 질환은 또한 가장 비용이 많이 드는 만성 질환으로, 미국 당뇨병 협회에 따르면 미국에서 연간 4,129억 달러에 달하는 비용이 듭니다.
그러나 조기 진단은 신부전, 심장마비, 뇌졸중, 실명 및 하지 절단과 같은 질병의 가장 심각한 영향을 극적으로 완화할 수 있습니다.
PreEvnt가 IU와 공동으로 개발한 이 아이작 장치는 Nanoz Group의 센서를 사용하여 호흡에서 혈당 수치와 관련된 화학 물질을 감지합니다. 검출된 화합물은 IU에서 확인되었으며, Agarwal의 연구팀은 실험실에서 센서 장치를 검증하기 위해 노력하고 있습니다.
"이 장치는 현재 모니터링 기술에 비해 실질적인 이점을 제공할 수 있는 잠재력이 있습니다. 연속 혈당 모니터는 간질액을 측정하고 인슐린을 공급하기 위해 신체에 삽입해야 하며 빈번한 교체가 필요합니다. 하루에 여러 번 해야 하는 손가락 찌르기는 또한 침습적이며 종종 비실용적입니다. 실시간 비침습적 모니터링은 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다"라고 센서를 개발하고 있는 연구실의 Agarwal은 말했습니다.
Agarwal의 연구실은 IU 의과대학과 협력하여 당뇨병 환자를 대상으로 이 장치의 효과를 테스트하고 검증하고 있으며, 이는 광범위한 상용화를 향한 길에서 중요한 다음 단계입니다.
이 임상시험은 IU 의과대학의 소아과 교수인 린다 디메글리오박사의 지도하에 진행될 예정이다. 그녀는 이 장치가 기존 방법과 비교하여 혈당 수치를 얼마나 정확하게 모니터링할 수 있는지 평가하는 것이 환자에 대한 잠재적 이점을 이해하는 데 중요하다고 말했습니다.
통합 나노시스템 개발 연구소가 이 프로젝트를 위한 엔지니어링 및 화학을 이끄는 동안, "우리 그룹의 역할은 규제 승인을 얻고, 참가자를 모집하고, 데이터 분석을 지원하는 임상 측면에 대해 조언하는 것입니다. 연구 결과에 따라 우리는 이 장치를 특히 어린이를 대상으로 더 넓은 시장에 빠르게 출시할 수 있기를 원합니다"라고 DiMeglio는 말했습니다.
그녀는 또한 당뇨병이 인슐린과 다른 장비의 비용으로 인해 비용이 많이 드는 질환이라고 지적했습니다.
"우리 클리닉에서 당뇨병을 앓고 있는 1살짜리 아이들을 만나는데, 이는 가족들에게 큰 부담이 됩니다. 어린 아이들을 위한 저렴하고 비침습적인 장치를 도입하는 것은 매우 유익할 것입니다."
이 임상시험에 이르는 예비 연구에서 Agarwal의 실험실은 인디애나폴리스에서 DiMeglio가 이끄는 당뇨병 아동을 위한 여름 캠프와 협력했습니다. 캠프 참가자들은 혈당 음주 측정기 기술의 실행 가능성에 대한 Agarwal의 초기 연구를 위한 초기 단계 연구 데이터 중 일부를 제공했습니다.
비침습적 대안으로서의 호흡 측정기의 유용성은 궁극적으로 혈당 측정의 속도와 정확성에 달려 있지만, DiMeglio는 가장 즉각적인 영향은 기존 측정 방법을 보완하는 것일 수 있다고 말했습니다.
예를 들어, 이 장치는 잠자는 동안 혈당이 위험할 정도로 낮은 수준으로 떨어지면 개인에게 경고하기 위해 밤에 착용할 수 있습니다. 또한 휴대용 인슐린 펌프와 함께 작동하여 하루 종일 소량 투여량 조정을 보정할 수도 있습니다.
이상의 기사는 2025년 6월 9일 MedicalXpress에 게재된 “Breathalyzer device could improve diabetes management”제목의 기사내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Breathalyzer device could improve diabetes management
* 추가정보 출처 : Steps toward clinical validation of exhaled volatile organic compound biomarkers for hypoglycemia in persons with type 1 diabetes | Scientific Reports