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MXene 기술의 응용 분야와 향후 전망

나이스짱돌 2024. 1. 30. 23:00
맥신(MXene)

Intro

금일 맥신 테마로 맥신 관련 종목의 상승이 두드러졌지만 이오플로우는 매우 경미한 상승을 보였습니다. 그래도 1월달 내내 파란색만 보다 오랜만에 빨간색 상승을 봐서 기분 좋은 하루였습니다. 이오플로우도 자회사인 네프리오바이오를 통해 맥신을 이용한 인공신장을 만드려고 합니다. 이번 블로그에선 맥신이 무엇인지 그리고 네프리오바이오가 어떤회사인지와 그들이 만드려는 인공신장에 대해 알아보는 시간 가지겠습니다. 

맥신

MXene는 전도성이 뛰어난 2차원 나노물질로, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물의 형태를 취할 수 있음. 이 물질은 2011년 미국 드렉셀 대학교의 연구팀에 의해 처음 발견되었으며, MAX 상(相) 물질에서 A층(일반적으로 알루미늄)을 선택적으로 제거하는 과정을 통해 생성. MXene의 고유한 구조와 전기화학적 특성은 에너지 저장, 센싱, 전자기학, 물 정화 등 다양한 분야에서의 응용 가능성이 있음. 

주요 특징

  • 높은 전기전도성: MXene는 금속과 유사한 높은 전기전도성을 보여줌. 이로 인해 에너지 저장 장치에서 효율적인 전극 재료로 사용될 수 있음.
  • 조절 가능한 표면 기능: 화학적 처리를 통해 MXene의 표면에 다양한 기능성 그룹을 도입할 수 있으며, 이를 통해 물질의 화학적 특성을 맞춤화할 수 있음.
  • 유연성과 기계적 강도: MXene는 유연하면서도 높은 기계적 강도를 가지고 있어, 유연한 전자기기 및 나노복합 재료의 구성 요소로 적합함.

응용 분야

  • 에너지 저장 장치: MXene는 리튬 이온 배터리와 슈퍼커패시터의 전극 재료로 사용되어, 높은 전기 용량과 충전/방전 속도를 제공
  • 전자 및 광학 장치: 투명 전도 필름, 투명 전극, 광학 소자 등의 제조에 MXene가 활용될 수 있음.
  • 센서: MXene의 높은 전기전도성과 조절 가능한 표면 화학성은 환경 모니터링, 바이오센서, 가스 센서 등 다양한 유형의 센서 개발에 유리함.
  • 물 처리: MXene는 물 속의 중금속 이온, 염료, 기타 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있어, 물 정화 기술에 응용될 수 있음.

MXene는 그 독특한 전기화학적 및 기계적 특성으로 인해 과학과 공학의 여러 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 지닌 나노물질임. 그러나 이러한 잠재력을 실현하기 위해서는 추가 연구와 기술 개발이 필요.

네프리아 바이오

네프리아 바이오(Nepria Bio)는 이오플로우(Ioflow)의 미국 자회사로, 인공신장 개발을 전문으로 하는 바이오테크 기업임 이 회사는 멕센을 발견한 미국 드렉셀대학교와 나노 신소재 맥신(MXene) 기술이전 계약을 체결하여, 인공신장 분야에서 맥신을 독점적으로 활용할 권리를 확보함.

 

맥신은 투석에서 중요한 노폐물인 요소를 효과적으로 거를 수 있는 것으로 평가됨. 네프리아 바이오는 이 기술을 기반으로 웨어러블 인공신장 개발에 본격적으로 나설 계획​​. 이로 인해 인공신장 기술의 발전에 크게 기여할 것으로 기대되며, 향후 이 분야에서의 혁신적인 진보가 기대됨.

 

아직까지 개발 중이지만(현재 자금문제로 중지된 상황 - IR 통화) 만약 웨어러블 인공신장이 개발 성공하게 되면 현재 혈액 및 복막 신장투석과 신장이식 밖에 치료방법이 없는 만성 신부전증 환자에게 삶의 수명을 증가시켜주는 혁신적인 수단이 될 수 있음 

인공신장

인공신장(투석기)은 신장 기능이 손상되거나 신부전 상태인 환자에게 필수적인 의료 장비. 신장은 혈액에서 노폐물과 과잉 물질을 걸러내는 중요한 역할을 하며, 이 기능이 제대로 작동하지 않을 때 신체의 전해질 균형이 무너지고 독소가 축적됨. 인공신장은 이러한 문제를 해결하기 위해 개발되었음.

투석의 종류

  1. 혈액 투석(Hemodialysis): 가장 일반적인 형태의 투석으로, 기계와 특수 필터(투석기)를 사용하여 혈액을 정화. 환자의 혈액이 투석기를 통과하면서 필터가 노폐물, 독소, 그리고 과잉 물질을 제거하고, 깨끗한 혈액은 다시 환자의 몸으로 돌아감.
  2. 복막 투석(Peritoneal Dialysis): 복막을 자연 필터로 사용하는 방법으로, 특수한 투석액을 복강에 주입한 후 몇 시간 동안 노폐물과 과잉 물질이 투석액으로 이동. 그 후, 노폐물이 포함된 투석액을 배출.

인공신장의 작동 원리

  • 혈액 투석: 기계에 연결된 얇은 튜브를 통해 환자의 혈액이 투석기로 이동. 투석기 내부의 반투막을 통해 혈액과 투석액(정화액)이 대류되며, 이 과정에서 노폐물과 독소가 제거.
  • 복막 투석: 복막을 반투막으로 사용하여 투석액과 혈액 사이에서 노폐물과 과잉 물질의 교환을 촉진.

인공신장의 중요성

  • 신체 기능 유지: 신부전 환자에게 필수적인 신체 기능을 대신하여, 삶의 질을 유지하고 생명을 연장.
  • 전해질 균형 유지: 신체의 전해질 균형을 조절하여, 중요한 신체 기능의 정상적인 작동을 도움.
  • 노폐물 제거: 혈액에서 독소와 노폐물을 효과적으로 제거하여, 중독 증상을 방지하고 건강을 유지.

인공신장의 발전은 지속적으로 진행되고 있으며, 보다 효율적이고 환자 친화적인 투석 기술의 개발이 중요한 연구 분야. 이오플로우의 자회사인 네프리아 바이오가 개발 중인 웨어러블 인공신장 기술은 이 분야에서의 혁신적인 발전으로 기대되고 있음.

웨어러블 인공신장

웨어러블 인공신장은 휴대가 가능하고 일상 생활 중에 착용할 수 있는 투석 기기를 말함. 이 기술은 특히 만성 신부전 환자들의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있음. 전통적인 혈액 투석과 달리, 웨어러블 인공신장은 환자가 병원이나 투석 센터에 정기적으로 방문하지 않고도 지속적인 신장 기능 지원을 받을 수 있음.

웨어러블 인공신장의 특징

  • 휴대성: 작고 가벼워서 환자가 일상 생활 중에 착용할 수 있으며, 이동성에 제한을 받지 않음.
  • 지속적인 투석: 24시간 지속적인 투석이 가능하여 혈액 내 노폐물과 독소를 효과적으로 관리할 수 있음.
  • 환자의 자유도 증가: 정기적인 병원 방문의 필요성을 줄여주어, 환자의 일상 생활과 사회 활동에 더 큰 자유를 제공.
  • 개인 맞춤형 치료: 환자의 상태에 따라 투석 속도나 기간을 조정할 수 있어, 개인별 맞춤형 치료가 가능.

기술적 도전과 현재 상황

웨어러블 인공신장 개발은 여러 기술적 도전에 직면해 있음. 예를 들어, 기기의 크기와 무게를 줄이면서도 효과적인 투석 기능을 유지해야 함. 또한, 장시간 착용해도 안전하고 편안해야 하며, 전력 소모가 적어야 함. 현재, 여러 연구 기관과 기업들이 이러한 도전을 극복하기 위해 다양한 접근 방식을 연구 중.

 

네프리아 바이오와 같은 회사들이 개발 중인 웨어러블 인공신장은 이 분야에서의 혁신적인 진보를 대표. 이들은 나노 소재를 활용하여 투석 효율을 높이고, 기기의 크기와 무게를 최소화하는 새로운 방식을 모색. 이러한 웨어러블 인공신장의 개발과 상용화는 만성 신부전 환자들에게 더 나은 치료 옵션과 삶의 질을 제공할 것으로 기대.

마무리

이오플로우 현재 상황은 매우 좋지 않지만 청사진을 보면 이오패치(인슐린 주입기)가 매출 1단계 이오파니(일체형 인공췌장)이 매출 2단계 그리고 3단계로 맥신을 이용한 네프리아 바이오에 인공신장 또는 파미오에서 진행하는 휴대용 약물 주입기가 아닐까 싶습니다.

 

이렇게만 보면 이오플로우의 저전력삼투압 기술인 구동부 기술은 사용할 수 있는게 무궁무진하며 기술 개발이 완료되고 유통망이 구축될 경우 전 세계 인공췌장 및 신장 또는 만성 질환으로 인해 꾸준히 약물투여가 필요한 사람에게 생존기간 및 삶의 편리함을 줄 수 있습니다.

 

하루빨리 소송이 좋은결과로 끝나서 2030년 경엔 이오플로우의 이런 그림이 실제로 상용화 되어 널리 사용되는 모습을 볼 수 있었으면 좋겠습니다.