KISTI의 과학향기

당뇨병은 공복 시 혈액 내 당분 수치가 정상(100mg/dL)보다 높은 126mg/dL 이상으로 유지되는 질환이다. 당뇨병 환자들은 식사 등을 조절해 정상 수치를 유지해야 하므로, 하루에도 수차례 손가락 끝을 찔러 채혈하고 혈당을 확인한다. 전 세계 당뇨병 환자 4억 명 이상이 매일 채혈에 따른 고통과 불편을 겪고 있다.

 

이러한 채혈을 통한 혈당측정 방식에 대한 대안으로 효소나 형광을 기반으로 하는 혈당측정기술이 개발됐지만, 효소의 수명이 짧아 시간이 지나면 정확성이 낮아진다. 혈액 내 포도당 수치가 달라지면 빛에 반응하는 파장도 달라지는 점에 착안한 ‘형광 기반 방식’도 시간이 지나면 발광량이 감소하여 정확도가 떨어진다.

 

최근 변영재 울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 교수 연구팀이 피를 뽑지 않고도 혈당을 측정할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 기술은 ‘체내삽입형 전자기파 기반 혈당측정 시스템’으로, 면봉의 1/5 크기의 측정 장치를 피부 내에 삽입해 혈당을 측정한다. 수명에 제한이 없는 전자기파를 이용해 피부 속 세포와 세포 사이를 채우는 간질액의 혈당 변화를 감지한다. 시스템의 센서는 혈당 성분이 가진 고유한 유전율이 전자기파에 의한 변화와 연동된다. 센서가 작동하면 주변에 발생한 전자기파 영역은 유전율 변화를 감지한다.

 

매주 교체할 필요도 없으며, 연속혈당측정 이용단가도 획기적으로 낮출 수 있다. 피부를 절개해 피하지방에 심는 ‘이식형’이라는 것도 강점이다. 주변의 온도와 습도, 움직임 등 외부환경에 영향을 받지 않아 혈당 측정의 정확도를 높일 수 있기 때문이다. 센서는 길이 30㎜에 원형 둘레 4㎜ 크기로 설계됐으며, 생체적합성이 뛰어난 폴리올레핀 계열의 포장재로 감싸고 있다.

 

연구팀은 시스템을 동물 몸에 부착해 실제로 혈당 측정이 가능한지 검증했다. 그 결과, 정맥에 직접 포도당을 주사하거나(IVGTT) 구강으로 포도당을 주입해 소화시킨 경우(OGTT) 모두 혈당과 주파수가 같은 경향성을 보였다.

 

변영재 교수는 “이식형의 장점 덕분에 혈당 측정의 정확도를 높일 수 있어 FDA 기준을 만족할 것”이라며 “한 번만 이식하면 반영구적으로 사용할 수 있으며, 저전력으로 구동이 가능하기 때문에 NFC 기능을 사용하는 장치나 스마트폰으로도 언제든 혈당을 확인 가능하다”고 강조했다. 연구팀은 향후 센서 내부에 시스템을 하나로 통합한 칩을 적용하는 등 연속혈당측정 시스템으로 발전시킬 계획이다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 발표됐다.