혈당 재는 ‘소프트 콘택트 렌즈’

2018.01.25 19:50
박장웅 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 신축성 있는 전극 소재를 소프트 콘택트렌즈와 결합해 혈당 측정용 스마트 콘택트렌즈를 제작했다. 렌즈에 있는 발광다이오드(LED)가 혈당 변화를 알려주기 때문에 바늘로 채혈하지 않아도 혈당 변화를 알 수 있다. - UNIST 제공
박장웅 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 신축성 있는 전극 소재를 소프트 콘택트렌즈와 결합해 혈당 측정용 스마트 콘택트렌즈를 제작했다. 렌즈에 있는 발광다이오드(LED)가 혈당 변화를 알려주기 때문에 바늘로 채혈하지 않아도 혈당 변화를 알 수 있다. - UNIST 제공

콘택트렌즈는 1880년대 초에 발명된 뒤 시력 교정과 안과 질환 예방, 미용에 이르기까지 널리 쓰이고 있다. 최근 콘택트렌즈의 쓰임새에 건강관리까지 추가됐다. 당뇨병 환자의 혈당을 관리할 수 있는 콘택트렌즈가 개발됐다. 


박장웅 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 혈당 수치를 확인할 수 있는 스마트 콘택트렌즈를 개발해 국제학술지 사이언스 어드밴시스 25일자에 발표했다. 


당뇨병 환자는 기상 후나 식사 후 등 일상에서 수시로 혈당 수치를 확인해야 한다. 혈당을 확인하려면 매번 피부에 미세한 바늘을 꽂고 피를 뽑아야 해 고통이 컸다. 박 교수팀은 당뇨병 환자에게서 채혈의 고통을 덜어주기 위해 혈당을 다른 방법으로 확인할 수 있는 방법을 찾다가 눈물에 주목했다. 눈물에 들어 있는 포도당의 농도가 혈당에 따라 오르거나 떨어지기 때문이다. 


연구팀은 고감도 포도당 센서와 발광다이오드(LED) 디스플레이를 작게 만든 뒤 소프트 콘택트렌즈에 설치했다. 평상시에는 LED에 빛이 나는데, 눈물 속 포도당 농도가 기준치 이상으로 높아지면 LED 불빛이 꺼지면서 착용자로 하여금 경고를 인식하도록 했다. 연구팀은 스마트 렌즈를 토끼에게 착용시켜 동물실험을 한 결과, 눈물의 당 수치를 정확하게 측정할 수 있다는 사실을 확인했다. 또 렌즈 착용 뒤 토끼가 불편함을 느끼는지 살폈는데, 눈을 자주 깜박이거나 앞발로 눈을 비비는 등 눈이 불편할 때 보이는 행동이 나타나지 않았다. 

 
연구팀은 스마트 콘택트렌즈 착용이 편하도록 자유롭게 휘어지는 회로를 만드는 데에도 심혈을 기울였다. 잘 구부러지는 소프트 렌즈 자체를 기판으로 삼아, 이 위에 신축성 있는 전극 소재를 이용해 회로를 구성했다. 덕분에 구부러져도 전자회로가 손상 없이 본래 성능을 유지할 수 있었다. 또 눈물 외에 다른 물질에 노출돼도 성능 저하가 없었다. 두께도 일반적인 소프트 렌즈 두께인 500μm(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m) 정도 수준이다. 

 
이 렌즈는 전기로 움직인다. 하지만 렌즈에 직접 배터리를 넣을 경우 발열 위험이 있다. 박 교수는 렌즈에 설치된 무선 안테나를 통해 외부에서 전력을 공급받도록 했다. 박 교수는 “향후 배터리 없이도 작동할 수 있도록 렌즈를 개량할 계획”이라고 말했다. 당뇨병 환자를 위해 혈당을 확인하는 스마트 렌즈가 개발된 것은 이번이 처음은 아니다. 눈물로 혈당을 측정하는 아이디어는 2010년 초반부터 나왔다. 구글은 글로벌 제약사인 노바티스와 손잡고 2014년 혈당 측정 스마트 콘택트렌즈 시제품을 내놨다. 


혈당 외에 다른 건강 지표를 측정하는 스마트 콘택트렌즈도 개발되고 있다. 센시메드가 개발한 안압 측정 렌즈다. 그러나 기판이 단단한 하드 콘택트렌즈로 개발돼 널리 쓰이진 못했다. 하드 콘택트렌즈는 착용 시 적응 기간이 필요한 데다 개인의 안구 곡률에 맞춰 맞춤 제작을 해야 해 이용이 까다롭다.

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