고감도 센서가 눈물 속 포도당 농도 감지...LED로 표시
[의학신문·일간보사=이균성 기자] 눈에 착용하는 콘택트렌즈로 당뇨병 여부를 진단할 수 있는 기술이 개발돼 관심을 모으고 있다.
울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 박장웅 교수팀은 전기전자컴퓨터공학부 변영재 교수, 성균관대 신소재공학부 이정헌 교수와 공동으로 당뇨병 예방과 진단이 가능한 '무선 스마트 콘택트렌즈(wireless smart contact lens)’를 개발했다고 25일 밝혔다.
당뇨병은 인슐린 분비의 이상으로 혈액 내 포도당 농도, 즉 혈당이 높은 상태가 지속되는 질환으로 각종 합병증을 유발할 수 있어 관리가 중요하다.
기존 환자들은 혈액을 채취해 혈당을 확인해야 했지만, 최근에는 눈물로도 혈당을 측정할 수 있어 콘택트렌즈로 당뇨병을 모니터링하려는 시도가 많았다.
공동 연구진은 상용화된 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 사용해 사람들의 거부감을 줄이면서, 혈당을 모니터링할 수 있는 무선 스마트 콘택트렌즈를 만들었다.
기판 위에 '고감도 포도당 센서'를 넣어 눈물 속 포도당 농도를 감지하고, 결과는 센서와 함께 장착된 'LED 디스플레이'를 통해 표시하는 방식이다.
스마트 콘택트렌즈를 작동시키는 전기는 외부에서 무선 안테나를 통해 공급된다. 이때 포도당 센서는 눈물 속 포도당 농도에 따라 달라지는 전기신호를 감지해 혈당이 정상 수준일 때 LED 디스플레이를 밝히도록 설계됐다. 혈당이 정상보다 높으면 LED는 꺼진다.
연구진은 제작된 스마트 콘택트렌즈를 토끼에 착용시켜 혈당 측정 실험을 진행했다. 착용 상태에서 눈물 내 포도당 농도를 증가시키자 LED가 꺼졌다. 이 과정에서 열이 발생하지 않았으며, 렌즈 모양이 달라지거나 눈물 속 다른 물질에 노출돼도 센서를 포함한 다른 부분의 특징은 유지됐다.
박장웅 교수는 "이번 연구는 유연하고 신축성이 있는 소재와 이런 특성을 잘 구현할 수 있는 디자인을 개발해 스마트 콘택트렌즈를 제작한 성과"라며 "이 기술을 이용하면 큰 측정기기 없이도 실시간으로 몸 상태를 파악할 수 있어 의료진단 분야에서 각광 받을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 'Soft, smart contact lenses with integrations of wireless circuits, glucose sensors, and displays'로 국제학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 1월 25일자에 발표됐다.