박장웅·이창영·김홍균 교수, 콘택트렌즈로 당뇨·녹내장 진단 성공

국내 연구진이 콘택트렌즈로 당뇨병과 녹내장을 진단할 수 있는 기술 개발에 성공했다. 박장웅 울산과기원(UNIST) 신소재공학부 교수(사진)와 이창영 UNIST 생명과학부 교수, 김홍균 경북대 의대 교수 등 공동 연구진은 그래핀을 기반으로 당뇨병과 녹내장 진단이 가능한 '스마트 콘택트렌즈' 센서를 개발했다고 밝혔다. 연구결과는 국제학술지인 '네이처 커뮤니케이션스' 27일자에 게재됐다.

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 예방한다.

안압이 높은 상태가 계속되면 시신경을 압박해 녹내장이 생길 수 있다. 혈당은 눈물로 측정 가능하기 때문에 콘택트렌즈로 당뇨병을 모니터링하려는 시도가 많았다.

하지만 기존 스마트 콘택트렌즈에 사용되던 전극은 불투명해서 시야를 가리는 문제가 있었다. 또 실제 렌즈가 아닌 렌즈 모양의 플라스틱이라 착용하기 어려웠다.

연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 투명하고 신축성이 좋은 그래핀을 활용했다. 탄소 원자가 육각형 형태로 배열된 그래핀은 투명할 뿐 아니라 전기가 잘 통한다.

연구진은 그래핀과 금속 나노와이어(나노미터(㎚) 크기 얇은 선)로 만든 전극을 이용해 작은 센서를 만들었다. 이 센서는 눈물 속 혈당과 안압 측정이 가능하다. 측정된 정보는 무선 안테나를 이용해 외부로 전달된다. 연구진은 소프트 콘택트렌즈에 전자 센서를 삽입하는 방식이라 착용감도 우수하다고 전했다.

이번 논문의 제1 저자인 김주희 UNIST 신소재공학부 연구원은 "개발한 스마트 콘택트렌즈를 살아 있는 토끼에 착용시켜 혈당 모니터링에 성공했다"며 "우수한 착용감 덕분에 토끼에게는 별다른 이상행동이 나타나지 않았다"고 말했다.

박장웅 교수는 "스마트 콘택트렌즈를 개발하는 것까지 완료했기 때문에 임상허가를 위한 준비작업을 하고 있다"며 "렌즈는 치료용이 아닌 진단기기이기 때문에 임상시험 기간이 오래 걸리지 않아 5년 이내에 상용화될 가능성이 높다"고 덧붙였다.

[원호섭 기자]

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