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Nov 30, 2023

웨어러블 배터리

npj 유연한 전자공학 6권, 기사 번호: 49(2022) 이 기사 인용 6215 액세스 16 인용 8 Altmetric Metrics 세부 정보

npj 유연한 전자공학 6권, 기사 번호: 49(2022) 이 기사 인용

6215 액세스

16 인용

8 알트메트릭

측정항목 세부정보

산생성 박테리아의 증가와 함께 구강 미생물군집 불균형으로 인한 치아 우식증은 전 세계적으로 가장 널리 퍼진 비전염성 질병입니다. 조기 예방과 시기적절한 불소 치료는 우식 병변 관리에 매우 중요합니다. 여기서는 구강 내 현장 감지 및 국소 약물 전달 문제를 해결하기 위해 미세 환경 모니터링 및 제어된 불소 치료를 위한 소형화되고 배터리가 필요 없는 착용 가능한 치과용 패치 시스템이 개발되었습니다. 근거리 통신이 통합된 치과용 패치는 치아 표면에 컨포멀하게 부착하면 스마트폰 등 모바일 단말과의 무선 에너지 하베스팅 및 데이터 전송을 구현한다. 박테리아 대사로 인한 산성 미세 환경은 전기화학적으로 감지되는 반면, 불화물은 주문형 치료를 위해 전기 반응형 약물 전달 전극에서 국소적으로 전달될 수 있습니다. 치아에 장착된 유연한 전자 장치인 이 구강 내 치료 웨어러블 시스템은 치아 우식증 및 구강 질환의 현장 모니터링 및 치료를 위한 고무적인 플랫폼을 제공합니다.

신체의 여러 부분에 서식하는 미생물군집은 건강과 밀접한 관련이 있으며, 미생물의 신진대사는 미세환경을 통해 숙주와 동적으로 상호작용합니다1. 구강 미생물군집은 신체에서 가장 큰 미생물 군집 중 하나이며, 세균 불균형이 발생하면 구강 또는 전신 질환을 유발할 수 있습니다2. 치아 우식증은 구강 내 우식성 미생물군집의 증가로 인해 발생하는 전 세계적으로 가장 널리 퍼진 비전염성 질병입니다. 영구 치아 우식증은 23억 명의 사람들에게 영향을 미치는 것으로 추산되며, 전 연령층에서 전 세계적으로 35%의 유병률을 보입니다3,4. 치아우식증은 전 세계적인 공중보건 문제로 인식되고 있음에도 불구하고, 개인의 구강건강 관리에서는 여전히 소홀히 다루어지고 있습니다. 이는 숨겨져 있는 경우가 많으며 질병이 진행되는 동안 통증이나 불편함을 유발하지 않습니다. 인지할 수 있는 심각한 치통은 우식이 치수까지 퍼져 감염, 패혈증, 심지어 치아 손실까지 초래할 수 있는 경우에만 발생합니다5. 치아에 대한 이러한 영구적인 손상에는 병든 치아 조직의 제거 및 충전재 배치를 포함한 치료가 필요합니다. 대조적으로, 초기 단계의 병변은 국소적인 불소 노출로 쉽게 정지되고 회복될 수 있습니다. 불행히도, 치아 법랑질의 초기 변화는 전통적인 임상 육안 검사 및 치과 방사선 사진으로는 감지할 수 없기 때문에 충치 형성 후 외과적 개입은 우식 관리를 위한 주요 임상 전략으로 남아 있습니다6. 따라서 치아우식증의 조기 예방과 적시 치료를 위해서는 치료와 통합된 고감도 현장 감지 시스템의 개발이 매우 요구됩니다.

우식병변은 치아 표면의 구강 미생물군집의 국소 세균불균형에 의해 유발됩니다. 산성 및 산성 박테리아는 미세 환경에 축적되고 발효 가능한 탄수화물을 산성 대사물로 소화하여 시간이 지남에 따라 치아 법랑질을 부분적으로 탈회시킵니다7,8. 우식 활성 테스트는 체외 배양을 통해 치아에서 채취한 미생물의 산생성 능력을 임상적으로 평가하기 위해 개발되었지만9 시간이 많이 걸리고 실시간 구강 상태에 대한 정보를 제공하지 못합니다. 눈에 보이지 않는 탈회의 동적 과정을 표시하려면 치아 표면의 국소 미세환경을 현장에서 모니터링하는 것이 좋습니다. 최근 붐을 이루고 있는 유연한 전자 장치는 웨어러블 장치의 개발을 크게 촉진했습니다10,11,12,13. 전기화학적 센서와 통합되어 생체유체의 대사 분자에 대한 지속적인 분석에 적용되어 구강 미세 환경 변동을 모니터링할 수 있는 유망한 기회를 제공합니다. 장치를 마우스가드14,15에 고정하여 구강 내 웨어러블 전기화학 감지를 위한 시도가 이루어졌습니다. 그러나 견고한 리튬 이온 배터리와 데이터 전송 모듈로 인한 부피가 큰 시스템은 필연적으로 장치의 소형화 및 유연성을 제한하여 착용 편의성에 영향을 미치고 국소 구강 미세 환경 분석을 실현할 수 없습니다. 대안으로, 근거리 통신(NFC) 기술은 소형화되고 유연한 웨어러블 장치를 위한 에너지 수확 선택으로 등장하여 유도 결합을 통해 데이터와 에너지를 동시에 전송할 수 있습니다. 따라서 NFC와 저전력 소모 전기화학 센서를 포함한 컨포멀 웨어러블 전자 시스템은 구강 내 현장 미세환경 모니터링을 위한 이상적인 솔루션 역할을 합니다.