자외선으로 살균하는 ‘전자 붕대’

부상(負傷)을 입었거나 수술을 받은 자리를 소독하고 붕대로 싸서 보호하는 의료작업을 드레싱(dressing)이라 한다. 드레싱에 사용하는 붕대는 병균을 소독해줄 뿐만 아니라 상처에서 나오는 분비액을 흡수하는 역할도 한다. 드레싱할 때는 상처 부위에 항생물질이 처리된 거스를 덮어 싸매는데, 쉽게 회복되지 않는 상처라면 주기적으로 드레싱을 해야 한다.​

항생제가 처리된 붕대를 몇 주나 몇 달 하고 있으면, 항생물질에 죽지 않는 슈퍼 박테리아가 나타날 가능성이 많다. 그러면 이때부터 상처 치료가 어려워진다. 같은 자세로 장기간 침대에서 지내는 환자들에게는 등창(욕창)이라는 고통스러운 상처가 발생하고, 욕창 역시 항생물질로 치료를 한다.​

미국의 조사에 의하면, 미국 내에서 1년 동안에 슈퍼 박테리아 환자가 280만 명 발생하고, 그 중에 35,000명이 이 세균 때문에 사망한다고 한다. 슈퍼 박테리아 피해를 가장 많이 입는 사람은 상처를 장기간 치료해야 하는 당뇨와 암 환자들이다.

​슈퍼 박테리아를 죽이는 전자 밴드의 발명

영국 사우샘톤 대학의 재료공학자 비비(Stephen Beeby) 팀은 장기간 붕대를 싸매고 지내야 하는 환자들이 슈퍼 박테리아로부터 안전하도록 하는 전자 붕대를 고안했다. 전자 붕대의 외관은 일반 붕대와 같다. 그러나 전자 붕대에는 항생물질 대신 자외선-C를 방출하는 작은 LED 전구가 가득 붙어 있다.​

자외선이라고 하면 파장이 10-400nm 범위의 전자기파이고, 자외선-C는 살균력이 강한 100-280nm 범위의 빛이다. 대기층 상층부에 있는 오존층은 태양으로부터 오는 자외선-C를 거의 흡수하기 때문에 지상의 생명체들이 크게 위협받지 않는다.​

전자 붕대에는 배터리가 붙어있지 않다. 배터리가 있으면 드레싱 때 작업이 거추장스럽고, 사용이 끝난 배터리는 화학성 환경오염 쓰레기가 된다. 그래서 비비 팀은 무선 충전 기술을 이용하여 전자 붕대에 전력을 공급하도록 만들었다.​

전자 붕대의 전력은 스마트폰이나 전동칫솔처럼 무선 충전 방식으로 공급한다. 즉 충전반(充電盤 charging cradle) 위에 붕대를 올려놓으면, 충전반 내부의 코일에서 나오는 전자기파가 붕대에 부착된 구리 코일로 유도된다. 전자 붕대에 대한 비비 팀의 논문은 2023년 5월에 발간된 학술지 <IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems>에 소개되었다.

Journal:​ ​​I. Ullah ​et​ ​al.​ ​Wirelessly powered drug-free and anti-Infective smart bandage for chronic wound care.​ IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems.​ ​​Published online ​May 19, 2023.

시험 중에 있는 전자(스마트) 붕대이다. 붕대 안쪽에 설치된 LED 램프는 보이지 않지만, 붕대 겉에 충전 유도 코일이 보인다. 드레싱한 부분을 무선 충전반 위에 놓으면 자동으로 전력이 공급된다.​

장기간 붕대를 해야 하는 환자들에게 특별히 중요한 것은 상처를 세균으로부터 보호하는 것이다. 비비 팀이 개발한 전자 붕대의 LED 램프는 자외선을 방사하여 슈퍼 박테리아를 포함한 모든 세균을 죽인다. 이런 전자 붕대는 드레싱 주기를 연장시켜 주기도 한다. 특히 욕창이 생겨 누워있는 환자의 침대 시트 아래에 충전반을 깔아놓으면 살균을 하게 된다.

자외선 LED 램프(전자 붕대)의 살균 실험 장면이다. 자외선 LED가 없는 왼쪽 페트리디시에서는 세균이 지저분하게 증식해 있다. 반면에 LED를 설치한 오른쪽의 거스(흰 천) 위에 놓아둔 페트리디시에는 세균이 증식하지 않았다.

이 전자 붕대는 연구가 완전히 끝나지 않았다. 붕대의 크기라든가 무선 충전 시스템이 아직 개선 중에 있다. 그러나 전자 붕대가 상품화되면, 이것은 사람만 아니라 애완동물과 가축의 상처까지 치료하게 될 것이다. 동물의 상처에서도 슈퍼 박테리아가 발생하고 있으며, 이 병균은 인간에게 물론 감염될 수 있다. 스마트 붕대는 지금이라도 개발 경쟁에 도전할만한 의료상품일 것이다. – YS