"LED 꺼지면 당뇨병?"···콘택트렌즈로 진단

박장웅 UNIST 교수팀, 공동연구 통해 당뇨병 예방·진단 가능한 스마트 콘택트렌즈 개발
눈물 속 포도당 실시간 모니터링 해 LED 표시···'사이언스 어드밴스' 게재
스마트 콘택트렌즈 실물 사진.<자료=UNIST 제공>스마트 콘택트렌즈 실물 사진.<자료=UNIST 제공>

콘택트렌즈로 손쉽게 '혈당'을 확인하는 기술이 개발됐다. 렌즈에 창작된 센서가 눈물 속 포도당을 감지해 조그마한 LED를 밝히는 방식이다. LED가 켜지면 '정상', 꺼지면 '혈당이 높다'는 의미를 나타낸다. 

UNIST(총장 정무영)는 박장웅 신소재공학부 교수팀이 변영재 전기전자컴퓨터공학부 교수, 이정헌 성균관대 신소재공학부 교수와 공동 연구를 통해 당뇨병 예방과 진단이 가능한 '무선 스마트 콘택트렌즈(wireless smart contact lens)를 개발했다고 25일 밝혔다. 

당뇨병은 혈액 내 포도당 농도, 즉 혈당이 높은 상태가 지속되는 질환으로 각종 합병증으로 이어질 수 있어 관리가 중요하다. 기존 환자들은 혈액을 채취해 혈당을 확인해야 하지만 최근 눈물로도 혈당을 측정할 수 있어 콘택트렌즈로 당뇨병을 모티너링하는 시도가 많아지고 있다. 

공동 연구팀은 상용화된 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 사용해 사람들의 거부감을 줄이면서 혈당을 모니터링할 수 있는 무선 스마트 콘택트렌즈를 만들었다. 기판 위에 고감도 포도당 센서를 넣어 눈물 속 포도당 농도를 감지토록 했으며 센서와 함께 장착된 LED 디스플레이를 통해 표시하는 방식을 활용했다. 센서와 LED를 작동시키는 전기는 무선 안테나를 통해 전달된다. 

제1저자로 참여한 박지훈 신소재공학과 석·박사통합과정 연구원은 "무선 스마트 콘택트렌즈는 기판과 전극이 모두 투명해 사람의 시야를 가리지 않는다"며 "혈당 측정과 표시에 필요한 소자가 렌즈 하나에 집적돼 다른 측정기기 없이도 간단하게 당뇨병을 진단할 수 있다"고 말했다. 

스마트 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. 

연구팀은 제작한 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 "이 기술을 이용하면 복잡하고 큰 측정기기 없이도 실시간으로 몸 상태를 파악할 수 있어 의료진단 분야에서 각광받을 것"이라며 "영화 '마이너리티 리포트'나 '미션 인파서블'에 나오는 첨단 기능의 콘택트렌즈를 구현하는 데도 한 걸음 다가갔다고 할 수 있다"고 말했다. 

이번 연구성과는 국제학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 25일자에 실렸다.

스마트 콘택트렌즈의 구조와 토끼눈에 장착시킨 모습.<자료=UNIST 제공>스마트 콘택트렌즈의 구조와 토끼눈에 장착시킨 모습.<자료=UNIST 제공>
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