- UNIST 박장웅 교수팀, 눈물 속 포도당 실시간 모니터링 통해 LED로 표시

[헤럴드경제=구본혁 기자] 눈에 착용하는 콘택트렌즈로 혈당을 확인할 수 있는 기술이 국내연구진에 의해 기술이 개발됐다. 렌즈에 장착된 센서가 눈물 속 포도당을 감지해 조그마한 LED를 밝히는 방식이다. LED가 켜지면 ‘정상’, 꺼지면 ‘혈당이 높다’는 의미를 나타낸다.

울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 박장웅 교수팀은 UNIST 전기전자컴퓨터공학부의 변영재 교수, 성균관대 신소재공학부 이정헌 교수와 공동으로 당뇨병 예방과 진단이 가능한 ‘무선 스마트 콘택트렌즈’를 개발했다고 25일 밝혔다. 

스마트 콘택트렌즈 위에 LED 디스플레이와 회로를 집적시킨 모습.[제공=UNIST]

당뇨병은 혈액 내 포도당 농도, 즉 혈당이 높은 상태가 지속되는 질환으로 각종 합병증으로 이어질 수 있어 관리가 중요하다. 기존 환자들은 혈액을 채취해 혈당을 확인해야 했지만, 최근 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, 그 결과는 센서와 함께 장착된 ‘LED 디스플레이’를 통해 표시하는 방식이다. 센서와 LED를 작동시키는 전기는 ‘무선 안테나’를 통해 전달된다.

콘택트렌즈를 작동시키는 전기는 외부에서 무선 안테나를 통해 공급된다. 이때 포도당 센서는 눈물 속 포도당 농도에 따라 달라지는 전기신호를 감지하는데, 혈당이 정상 수준일 때 LED 디스플레이를 밝히도록 설계됐다. 혈당이 정상보다 높으면 LED는 꺼진다. 

스마트 콘택트렌즈의 구조와 토끼눈에 장착시킨 모습.[제공=UNIST]

연구진은 제작된 스마트 콘택트렌즈를 토끼에 착용시켜 혈당 측정 실험을 진행했다. 토끼는 렌즈 착용에 거부감을 보이지 않았으며, 착용 중인 상태에서 눈물 내 포도당 농도를 증가시키자 LED가 꺼졌다. 특히 스마트 콘택트렌즈를 작동시키는 과정에서 열이 발생하지 않았으며, 렌즈 모양이 조금 달라지거나 눈물 속 다른 물질에 노출돼도 센서를 포함한 다른 부분의 특징이 유지됐다.

박장웅 교수는 “이번 연구는 유연하고 신축성 있는 소재와 이런 특성을 잘 구현할 수 있는 디자인을 개발해 스마트 콘택트렌즈를 제작한 성과”라며 “실제 소프트 콘택트렌즈와 유연한 전자소자를 결합하는 방식으로 ‘웨어러블 전자소자’를 만들 수 있음을 선보였다”고 설명했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스’ 25일에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com