혈당 측정하는 스마트 콘텍트렌즈 개발

광주과기원-한양대 공동 연구
비침습식으로 신체 부담 최소화

당뇨병을 진단할 때는 손가락 끝을 바늘로 찔러 나오는 혈액으로 포도당 농도를 측정하는 침습적 방법이 대표적이다. 혈당 측정을 위해 매번 손가락을 침으로 찌르는 것은 환자에게 심리적 스트레스를 주고 침을 통한 감염 등 부작용이 발생할 위험이 있다.

광주과학기술원(GIST·지스트) 의생명공학과 정의헌 교수팀과 한양대 생명공학과 이동윤 교수팀이 눈물을 이용한 비침습적 방법으로 혈당을 관리할 수 있는 기술을 개발했다. 두 대학 연구팀은 인체에 무해하고 전극이 필요 없는 스마트 콘택트렌즈를 개발해 나노기술 분야 저명 국제학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’에 2021년 8월 20일 온라인으로 게재했다. 향후 프린트판 속표지논문(Supplementary cover)으로도 게재될 예정이다.

연구팀은 혈액을 대신할 인체의 주요 체액 중 질병 상태와 상관성이 높은 눈물의 포도당 농도를 통해 당뇨 진단 가능성을 확인하고 스마트 콘택트렌즈 개발을 진행했다.

당뇨병 환자의 경우 혈중 포도당 수치가 높아지면 다른 체액에서도 포도당의 수치가 높아진다. 연구팀이 개발한 콘택트렌즈는 눈물 속 포도당 수치에 따라 색이 변하고 이를 스마트폰과 연계해 혈당 수치를 측정할 수 있다. 이를 위해 연구팀은 눈물 속 포도당 농도에 따라 렌즈 속 나노 입자가 발색되고 색 변화의 정도를 정밀하게 촬영할 수 있는 시스템과 안구의 흔들림에 따른 측정 오차를 최소화할 수 있는 안구 추적 알고리즘을 개발했다.

스마트 콘택트렌즈는 전극을 필요로 하지 않고 인체에 무해한 나노 입자의 발색 변화를 카메라를 통해 정량적으로 분석함으로써 신체에 미치는 부담을 최소화한다. 정 교수는 “이번 성과는 기존 당뇨 진단 방식의 가장 큰 단점인 침습형 측정을 줄일 수 있는 기술을 개발했다는 것”이라며 “추후 딥 러닝기술 및 바이오 빅데이터를 활용한다면 일상에서 보다 정밀한 당뇨 자가 진단이 가능할 것”이라고 말했다.