고통스런 채취없이 글루코스 레벨을 측정할 수 있는 문신 같은 센서

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-21

샌디에이고 캘리포니아대(University of California, San Diego)의 나노공학자들이 피부세포 사이에서 유동액에 존재하는 글루코스의 레벨을 측정하고 추출할 수 있는 일종의 타투(tattoo)를 개발하는데 성공했다. 이 유연하고 착용하기 쉬운 장치는 당뇨 환자들이 비침습적으로 글루코스의 레벨을 측정할 수 있는 훌륭한 방법이 될 수 있을 것이다. 이 센서는 미 샌디에이고대 공대 웨어러블 센서 센터 및 나노공학센터(NanoEngineering Department and the Center for Wearable Sensors) 소속의 Joseph Wang 교수와 대학원생인 Amay Bandodkar 등에 의해 개발되어 테스트되었다. Bandodkar는 이 개념 증명 단계인 타투(tattoo)가 피부를 통해 의약품을 전달하거나 신체 내의 다른 중요한 대사체들을 탐지하는데 유용하게 이용될 수 있을 것이라고 말했다. 이 타투는 환자들이 자신들의 글루코스 레벨을 모니터링할 필요가 있는 수치적인 개념으로 정보를 제공하지 않는다. 대신 이 타투의 수치 표현 장치는 웨어러블 센서 센터의 전기공학자들과 컴퓨터 공학자들에 의해 개발되었다. 이에 대해 Bandodkar는 "이 장치는 결국 블루투스 장치를 이용해 실시간으로 환자의 정보를 의사에게 전달할 수 있게 설계되었다"고 말했다. 연구팀은 또한 이 타투의 제작 비용을 줄이기 위해 이들이 보다 오랫동안 지속될 수 있도록 하는 방법에 대해 연구 중이다. 그는 "현재, 이 타투 센서는 쉽게 하루동안 지속될 수 있다. 이들은 매우 저렴하며 따라서 환자에게 재정적인 부담을 주지 않고 교체될 수 있다"고 말했다. 또한 Bandodkar는 "우리는 많은 사람들을 대상으로 지속적으로 글루코스 레벨을 모니터링하기 위해 이 타투 장치를 이용할 계획을 세우고 있다"고 말했다. 이 많은 사람들을 대상으로 한 데이터는 연구자들이 당뇨의 원인과 예방책을 세우는데 많은 도움을 줄 수 있을 것이다. 당뇨에 걸린 환자들은 하루에도 여러 번 글루코스 레벨을 측정해야만 한다. 이때 손가락 끝에서 작은 양의 피 샘플을 채취하는데 환자들은 이 테스트법을 피하려 하고 의학적으로도 감염의 위험이 있기 때문에 연구자들은 글루코스의 양을 모니터링할 수 있는 다른 방법에 대해 연구 중이다. Analytical Chemistry지에 실린 논문에서, Wang와 동료 연구자들은 일반적인 타투 종이 위에 세심하게 조각된 전극으로 구성된 플렉서블 장치를 만들어내는 과정을 설명했다. 10분 동안 피부에 매우 약한 전류를 공급해 피부 세포 사이의 유동액에 존재하는 나트륨 이온을 타투의 전극으로 이동시킬 수 있었다. 이 이온들은 글루코스 분자들을 전달하는 역할을 한다. 타투에 존재하는 센서가 환자의 전체적인 글루코스 레벨을 보여주기 위해 글루코스에 의해 만들어진 전기적 변화의 강도를 측정했다. 이와 관련해 Bandodkar는 "비침습적 타투에 의해 추출된 글루코스의 농도는 인간의 혈액에 존재하는 양에 비해 수백 배 낮다. 따라서 우리는 매우 작은 양의 글루코스라도 측정할 수 있는 뛰어난 감도의 글루코스 센서를 개발해야만 했다"고 말했다. Cyguns Inc사에 의해 GlucoWatch라 불리는 작은 장치가 개발되었지만 이 장치는 결국 실패했는데, 그 이유는 이 장치가 피부에 트러블을 유발했기 때문이다. 이번에 개발된 타투는 이러한 문제를 해결하기 위해 글루코스를 추출하기 위해 매우 약한 전류를 이용했다. Wang과 동료 연구자들은 이 타투를 20~40대의 당뇨에 걸리지 않은 남녀 7명을 대상으로 테스트를 실시해보았다. 그 결과 거의 대부분의 사람들이 이 방법에 거부감이나 피부에 문제를 일으키지 않았고 소수의 사람들이 테스트 초반 10 초 동안 약간의 얼얼한 느낌을 받았다고 한다. 식사 후 글루코스 레벨이 어떻게 변하는지를 타투로 알 수 있는지 알아보기 위해, 자원자들은 식사 후 이들을 측정했으며 그 결과도 역시 전통적인 방법으로 글루코스의 양을 측정하는 것에 비해 뛰어난 감도를 보였다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 ["Tattoo-Based Noninvasive Glucose Monitoring: A Proof-of-Concept Study" Anal. Chem., 2015, 87 (1), pp 394–398. DOI: 10.1021/ac504300n]를 참고하기 바란다. 그림1: 연구자들이 개발한 글루코스 측정 타투 그림2: 타투 종이 위에 패턴화된 전극 그림3: 전반적인 타투 글루코스 측정 센서의 개념도 1-temporarytat.jpg 2-temporarytat.jpg 31.gif http://phys.org/news/2015-01-tattoo-like-sensor-glucose-painful-finger.html