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- 우리 몸에 산소와 영양소를 최적으로 공급하려면 하루에 약 10만 번의 심장 박동이 필요
- 현대의 심장 박동 조절기는 1~3개의 극히 미세한 탐침과 100원 짜리 동전 두개 높이 크기
- 폭 1.80mm, 높이 3.50mm, 두께가 1mm인 이 장치는 쌀알보다 작아서 주사기를 이용해 이식
- 전통적인 배터리도 없고 안테나도 없다. 서로 다른 두 가지 금속을 전극으로 사용
- 쥐, 돼지, 개 등 동물 실험과 사망한 장기 기

쌀알보다 작은 심장 박동 조절기
작은 생명의 은인을 주사로 주입할 수 있다

이 소형 심장 박동 조절기의 색깔이 검은색이 아닌 흰색이었다면, 쌀알 더미 속에 완전히 묻혀버릴 것이다. 가장 큰 장점은 크기가 작다는 것이다. 미니 심장 박동 조절기는 수술 대신 주사로 삽입할 수 있을 만큼 작다. 개발자들이 "Nature"에 보고한 바와 같이, 유용한 수명이 끝나면 신체에 의해 간단히 분해된다. 

▲ 이 혁신적인 심장 박동 조절기의 크기는 불과 몇 밀리미터이다. © Northwestern University

우리 몸에 산소와 영양소를 최적으로 공급하려면 하루에 약 10만 번의 심장 박동이 필요하다. 하지만 모든 심장이 그렇게 할 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 소위 말하는 심박수 감소의 경우 심장 박동이 너무 느리게 일어나는데, 이는 영향을 받는 사람들이 스트레스에 대처하는 능력이 거의 없다는 것을 의미한다. 다른 형태의 심장 부정맥에서는 심장이 완전히 리듬을 잃는다. 두 가지 경우 모두, 최근에는 심장 박동 조절기가 도움이 될 수 있다. 이 장치는 특정 부위에 전기로 심장근을 자극해 건강한 리듬을 되찾게 한다.

세계에서 가장 작은 심장 박동 조절기

현대의 심장 박동 조절기는 이미 상당히 작다. 1~3개의 극히 미세한 탐침과 100원 짜리 동전 두 개를 겹쳐 놓은 것만큼 큰 집합체로 구성되어 있다. 그러나 심장 박동 조절기는 여전히 너무 커서 수술 중에 삽입하고 제거해야 한다. 생명을 구하는 장치가 때로는 어린아이에게는 너무 큰 경우도 있다.

일리노이주 노스웨스턴 대학의 야민 장이 이끄는 연구원들은 이제 이 문제를 해결했을지도 모른다. "우리는 세계에서 가장 작은 심장 박동 조절기를 개발했다"고 수석 저자인 존 로저스가 보고했다. 너비가 1.80mm, 높이가 3.50mm, 두께가 1mm인 이 장치는 쌀알보다 작아서 주사기를 이용해 이식할 수도 있다. 수술작업이 필요하지 않다.

심장 박동 조절기가 더 필요하지 않으면 심장 박동 조절기 자체가 스스로 녹아 없어진다. 로저스는 "이렇게 하면 장치를 제거하기 위한 수술 절차가 필요 없게 된다"고 설명했다. 이것은 선천적 심장 결함이 있는 어린이에게 특히 중요한데, 이런 어린이는 수술 후 며칠 동안만 심장 박동 조절기가 필요하다.

적외선을 통한 제어

도대체 소형 심장 박동 조절기는 어떻게 작동할까? 대형 모델과 달리 새로운 기기에는 전통적인 배터리도 없고 안테나도 없다. 그 대신, 미니 심장 박동 조절기는 서로 다른 두 가지 금속을 전극으로 사용하고, 이 금속이 체액을 전해질로 사용하여 전기 전지를 형성한다. 이는 궁극적으로 심장에 전기적 자극을 보내는 데 필요한 전압을 생성한다.

반창고처럼 가슴에 붙이는 작은 무선 장치가 그러한 충동이 필요할 때를 판단한다. 심박수를 측정하고, 심박수가 너무 느리거나 불규칙할 때 적외선 범위의 빛 펄스를 방출한다. 이렇게 하면 심장 박동 조절기가 작동하고, 빛의 펄스가 리듬을 설정한다.

이 발명품은 아직 인간에게 사용하는 것이 승인되지 않았지만, 그 방향으로 나아가고 있다. 연구자들에 따르면, 쥐, 돼지, 개 등 다양한 동물에 대한 실험과 사망한 장기 기증자의 심장을 대상으로 한 실험에서 이미 유망한 결과가 나왔다.
(Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-08726-4)
출처: Northwestern University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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