피뽑는 바늘 없이…‘침·땀·눈물’로 혈당 잰다

글루코스 측정 메커니즘 및 센서 작동 모식도. 글루코스 분자가 이웃한 은 나노와이어들을 서로 이어주는 교량역할을 한다. 압력을 가하면 탄성입자 변형이 일어나면서 입자의 중앙 표면에 코팅된 나노와이어가 떨어진다. 글루코스 농도가 증가할수록 은 나노와이어를 서로 연결하는 글루코스 교량이 많아지고 따라서 입자 표면을 고르게 둘러싼 나노와이어가 많아져 결과적으로 전류가 증가한다. (김진웅 성균관대학교 교수 제공) 2020.09.03 /뉴스1

혈당측정을 위한 채혈의 불편함을 해소할 실마리가 나왔다. 국내 연구팀이 체액 속 낮은 농도의 혈당까지 감지하는 센서기술을 개발했다.

한국연구재단은 김진웅 성균관대학교 교수 연구팀과 정운룡 교수 포항공과대학교 연구팀이 공동으로 타액, 땀, 눈물 등 체액으로 혈당을 측정할 수 있는 고감도·고선택성 글루코스 압전 센서를 개발했다고 3일 밝혔다.

알코올로 소독 후 피를 뽑아 혈당을 측정하는 침습적인 방법 대신 땀이나 눈물과 같은 체액을 가지고 혈당을 정밀하게 측정하기 위한 연구에 많은 연구진이 매진해왔다. 침이나 땀 같은 체액 속 글루코스(당)의 농도는 혈액 속 글루코스 농도에 비해 100배 이상 낮기 때문에, 민감도가 높으며 신뢰할 수 있는 센서가 필요하다.

연구팀은 은 나노와이어가 코팅된 전도성 마이크로입자를 만들었다. 그리고 은 나노와이어에 글루코스만 결합할 수 있는 ‘보론산’을 붙였다.

글루코스가 보론산과 결합하면 나노와이어들이 서로 연결된다. 글루코스가 많을수록 은 나노와이어들의 연결도 많아져 순간적으로 전류가 증가하는데 이를 압전기술을 이용해서 정밀하게 검출하는 원리다.

기존 혈당 측정기는 효소를 통해 글루코스 분자의 산화를 유도하고, 글루코스 산화시 나타나는 전기화학적 변화에 따른 전류변화를 이용해 농도를 측정한다. 측정가능한 농도범위는 2~20mM 수준이다. 연구진에 따르면 이번에 개발된 전도성 입자 기반 압전센서는 글루코스 분자와 결합할 수 있는 표면적이 증가해 0.56μM~56 mM의 넓은 범위의 글루코스 농도를 측정할 수 있다. 결국 혈액(5~20 mM)과 체액(50~200 μM)의 글루코스 농도 범위를 모두 포함하기에 혈액을 채취하지 않고도 체액에서 혈당측정이 가능해진다.

연구진은 “한 변이 6㎜ 정도인 정사각형 정도의 크기 디바이스로 구현할 수 있고 적은 체액으로도 글루코스 검출이 가능하다”며 “센서는 양산화할 수 있는 기성의 부품을 이용해 제작했다”고 설명했다.

연구진은 은 나노와이어 표면에 어떤 물질을 배열하느냐에 따라 다른 호르몬이나 단백질 같은 생체분자의 농도측정에도 응용할 수 있을 것으로 보고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원 사업으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑서녈 머터리얼즈’(Advanced Functional Materials)의 표지논문으로 선정됐다.


(서울=뉴스1)