SF영화가 현실로?…콘택트렌즈로 혈당·안압 실시간 확인한다

국내 연구진, 스마트 콘택트렌즈 센서 개발

▲스마트 콘택트렌즈 개념과 실제 모습 (사진=UNIST 제공)

［메디컬투데이 강현성 기자］ 

콘택트렌즈로 당뇨병과 녹내장을 진단하는 일이 가능해진다. 소프트 콘택트렌즈에 삽입해 쓸 수 있는 투명하고 유연한 센서가 개발된 덕분이다. 

이 기술이 적용된 스마트 콘택트렌즈를 착용하면 착용자의 혈당과 안압을 무선으로 실시간 모니터링 할 수 있다. 

UNIST 신소재공학부의 박장웅 교수가 주도한 공동연구진은 그래핀과 금속 나노와이어를 기반으로 당뇨병과 녹내장 진단이 가능한 ‘스마트 콘택트렌즈 센서’를 개발해 27일자 네이처 커뮤니케이션즈에 발표했다. 

이번 연구에는 UNIST의 이창영 교수(생명과학부)와 변영재 교수(전기전자컴퓨터공학부), 경북대학교 의학과의 김홍균 교수(안과학)와 배귀현 교수(내과학)가 함께 참여했다.

당뇨병 진단은 혈액 내 포도당(혈당) 농도를 기준으로 삼는다. 혈당이 기준치보다 높으면 고혈당증이라고 하는데, 이 상태가 2시간 이상 지속되면 당뇨병으로 파악한다. 실명 원인 중 하나인 녹내장은 안구의 압력(안압)을 측정해 예방할 수 있다. 안압이 높은 상태가 계속되면 시신경을 압박해 녹내장이 생길 수 있기 때문이다. 

박장웅 교수팀이 개발한 센서를 이용하면 눈물 속 혈당을 감지하고 이 정보를 무선 안테나로 보내 착용자의 건강 상태를 실시간으로 파악할 수 있다. 무선 안테나가 전력을 이용해 센서의 정보를 읽어오기 때문에 스마트 콘택트렌즈에는 배터리 등 별도의 전원이 필요 없다.  

안압 측정은 유전층을 이용한다. 유전층은 전기가 통하지 않는 층인데 양전하와 음전하가 양쪽으로 나뉘는 극성을 띠는 게 특징이다. 이 층의 두께는 안압이 높아지면 얇아지고, 낮아지면 두꺼워지는 식으로 변한다. 안압 측정 센서는 이를 감지해 안테나로 정보를 전달하게 된다.  

두 센서가 동시에 적용된 스마트 콘택트렌즈 센서는 렌즈에 변형이 생겨도 무선으로 혈당이나 안압을 감지할 수 있었다. 또 사람의 눈물 속 다양한 물질에 노출돼도 센서 특성이 유지됐다.  

이번 연구에 제1저자로 참여한 김주희 UNIST 신소재공학부 석·박사통합과정 연구원은 “개발한 스마트 콘택트렌즈를 살아있는 토끼에 착용시켜 혈당 모니터링에 성공했다”며 “우수한 착용감 덕분에 토끼에게는 별다른 이상행동이 나타나지 않았다”고 말했다.

연구를 주도한 박장웅 교수는 “스마트 콘택트렌즈에 적용할 수 있는 두 종류의 투명 전자센서를 구현함으로써 질병(당뇨와 녹내장)을 진단할 길을 열었다”며 “이 기술은 배터리가 필요 없는 무선 스마트 콘택트렌즈 센서를 실현시킬 방법을 제시했다”고 연구 의의를 밝혔다.  

그는 이어 “영화 ‘마이너리티 리포트’나 ‘미션 임파서블’에서 볼 수 있었던 스마트 콘택트렌즈 구현에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 연구”라고 덧붙였다.
   
메디컬투데이 강현성 기자(ds1315@mdtoday.co.kr)