소프트 콘택트렌즈에 삽입해 사용할 수 있는 투명하고 유연한 센서(sensor)가 개발돼 콘택트렌즈만 끼면 당뇨병과 녹내장을 진단할 수 있는 시대가 올 전망이다.
이 기술이 적용된 스마트 콘택트렌즈(smart contact lens)를 착용하면 착용자 혈당과 안압을 실시간 모니터링할 수 있다.
울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 박장웅 교수가 주도한 공동연구진은 그래핀과 금속 나노와이어를 기반으로 당뇨병과 녹내장 진단이 가능한 스마트 콘택트렌즈 센서(smart contact lens sensor)를 개발해 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표했다.
당뇨병 진단은 혈액 내 포도당(혈당) 농도를 기준으로 삼는다. 혈당이 기준치보다 높으면 고혈당증이고, 이 상태가 2시간 이상 지속하면 당뇨병이다.
또 실명 원인 가운데 하나인 녹내장은 안구 압력(안압)을 측정해 예방할 수 있다. 안압이 높은 상태가 계속되면 시신경을 압박해 녹내장이 생길 수 있기 때문이다.
혈당의 경우 눈물로도 측정할 수 있어 그동안 콘택트렌즈로 당뇨병을 모니터링하려는 연구가 많았다.
그러나, 기존 스마트 콘택트렌즈에 삽입해 사용한 전극은 불투명해 눈에 끼워도 잘 보이지 않는 단점이 있었다.
박장웅 교수팀은 투명하고 유연한 재료로 센서를 만들어 문제점을 극복했다.
투명도가 높고 신축성이 좋은 그래핀과 금속 나노와이어로 전극을 만든 것이다.
이 센서를 이용하면 눈물 속 혈당을 감지하고 이 정보를 무선 안테나를 통해 측정장비 모니터에 보내 스마트 콘택트렌즈 착용자의 건강 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.
정보를 읽고 전달하는 무선 안테나도 렌즈와 측정장비 모니터에 각각 설치돼 있다.
안압을 측정하기 위해서는 전기가 통하지 않는 유전층을 이용했다.
유전층은 안압에 따라 두께가 달라지는 특성을 가지는데, 이를 이용해 안압을 감지하는 방법이다. 안압 측정 센서 역시 이 정보를 안테나를 통해 모니터로 전달한다.
두 센서가 동시에 적용된 스마트 콘택트렌즈 센서는 렌즈가 변형돼도 혈당과 안압을 감지할 수 있었다. 또, 소프트 콘택트렌즈에 전자 센서를 삽입하는 방식이라 착용감도 우수하다.
제1 저자 김주희 UNIST 신소재공학부 석·박사통합과정 연구원은 “개발한 스마트 콘택트렌즈를 토끼에 착용시켜 혈당 모니터링에 성공했다”며 “우수한 착용감 덕분에 토끼에는 별다른 이상행동이 나타나지 않았다”고 설명했다.
박 교수는 “스마트 콘택트렌즈에 적용할 수 있는 두 종류의 투명 전자 센서를 구현해 질병을 진단할 길을 열었다”며 “이 기술은 배터리가 필요 없는 무선 스마트 콘택트렌즈 센서를 실현하는 방법을 제시했다”고 말했다./메디컬 한의 기사제휴지 e-헬스통신
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