피 뽑는 불편함 해결···침,땀,눈물로 혈당 측정한다

[이데일리 강민구 기자] 혈당을 측정하기 위해 피를 뽑는 과정의 불편함을 해결하기 위한 실마리가 제시됐다. 국내 연구팀이 체액 속 농도가 낮은 혈당(글루코스)까지 잡아낼 센서기술을 개발해 침, 땀, 눈물로 혈당을 측정할 가능성을 높였다.

한국연구재단은 김진웅 성균관대학교 교수 연구팀과 정운룡 포항공과대학교 교수 연구팀이 체액으로 혈당을 측정할 수 있는 고감도·고선택성 글루코스 압전 센서를 개발했다고 3일 밝혔다.

글루코스 측정 메커니즘 및 센서 작동 모식도.<자료=한국연구재단>

당뇨인구가 증가하면서 자가 혈당측정법에 대한 관심이 높아지고 있다. 알코올로 소독 후 침으로 채혈하는 방법 대신 땀이나 눈물과 같은 체액에서 직접 혈당을 정밀하게 검출하는 연구가 이뤄졌다.

침이나 땀 같은 체액 속 글루코스 농도(50~200μM)는 혈액 속 글루코스 농도(5~20mM)에 비해 100배 이상 낮아 100배 이상의 감도를 갖는 센서기술 개발이 필요하다.

연구팀은 은 나노와이어가 코팅된 전도성 마이크로입자를 제조한 후, 은 나노와이어에 글루코스에게만 결합하는 보론산을 배열했다.

글루코스가 보론산과 결합하면 은 나노와이어들이 서로 연결된다. 글루코스가 많을수록 은 나노와이어들의 연결도 많아져 순간 전류가 증가하는 것을 압전기술을 이용해서 정밀하게 검출했다.

기존 혈당 측정기는 효소를 통해 글루코스 분자의 산화를 유도하고, 글루코스 산화 시 나타나는 전기화학적 변화에 따른 전류변화를 이용해 농도를 측정한다. 측정가능한 농도범위는 2~20 mM 수준이다.

전도성 입자 기반 압전센서는 글루코스 분자와 결합할 수 있는 표면적이 증가해 0.56μM~56 mM의 넓은 범위의 글루코스 농도를 측정할 수 있다. 혈액과 체액의 글루코스 농도 범위를 모두 포함해 침 없이도 체액에서 혈당을 측정할 수 있다.

연구팀에 의하면 0.6*0.6㎠ 크기의 장치로 구현하고, 100 마이크로리터 수준의 적은 체액으로도 글루코스 검출이 가능하다. 특히 은 나노와이어 표면에 어떤 물질을 배열하느냐에 따라 글루코스 이외 다른 호르몬이나 단백질 같은 생체분자의 농도측정에도 응용 가능할 전망이다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑서녈 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’의 표지논문으로 선정됐다.