김대형 IBS 연구팀, 다공성 금 당센서 제작···민감도 높이고 소형화
김 연구위원 "당뇨병 외에도 다양한 질병 모델의 진단과 치료 활용 가능"

왼쪽부터 피부부착 패치형태의 비침습적 당센서 시스템, 패치 내 센서구성, 패치를 활용한 땀 속 당 모니터링 과정. <자료=IBS 제공>
왼쪽부터 피부부착 패치형태의 비침습적 당센서 시스템, 패치 내 센서구성, 패치를 활용한 땀 속 당 모니터링 과정. <자료=IBS 제공>
국내 연구진이 채혈 없이 소량의 땀으로 혈당을 측정하고 혈당 수치에 따라 단계별로 적정량의 약물전달이 가능한 피부부착형 당뇨패치를 개발했다. 

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 김대형 나노입자연구단 연구위원 연구팀이 기존 당뇨패치 보다 적은 양의 땀으로 혈당측정이 가능하도록 소형화하고 당센서의 정확도를 높인 당뇨패치를 개발했다고 12일 밝혔다. 

또 센서를 통해 측정된 혈당에 따라 단계별로 적정량의 약물전달이 가능하도록 해 채혈 없이 혈당진단과 약물치료가 가능한 통합 시스템을 구현했다. 여기에 당 수치만 간편히 측정할 수 있는 막대형 센서도 추가로 개발했다. 

연구팀은 측정을 위해 인위적으로 땀을 발생시키는 것이 번거로운 만큼 다공성 금으로 당 센서를 만들어 민감도를 높이고 소형화해 매우 적은 양으로도 혈당측정이 가능토록 했다. 

또 여러 개의 센서를 집적해 땀 속 당의 농도를 측정한 후 습도·온도·산성도 측정을 통한 보정으로 보다 정확한 혈당수치를 얻을 수 있도록 했다. 

특히 연구팀은 두 종류의 상변화 나노입자를 통해 혈당수치에 따라 단계별로 적적량의 약물 전달이 가능하도록 했다. 상변화 나노입자는 피부온도 보다 높은 온도에서 약물이 전달되도록 하는데 각각 40도, 45도에서 약물전달이 가능한 두 종류의 상변화 나노입자를 사용해 혈당수준에 따라 6단계로 약물전달이 가능하도록 했다. 

미세 약물침에 상변화 나노입자를 넣고 온도센서와 전기히터를 결합한 약물전달 시스템을 당 센서와 결합해 통합 시스템을 구현했다. 

왼쪽부터 스트립 형태의 일회용 비침습적 당센서 시스템, 스트립을 활용한 땀의 포집, 포집된 땀의 분석 과정. <자료=IBS 제공>
왼쪽부터 스트립 형태의 일회용 비침습적 당센서 시스템, 스트립을 활용한 땀의 포집, 포집된 땀의 분석 과정. <자료=IBS 제공>
연구팀은 사용자의 편의성을 고려해 기존 피부부착 패칭형 외에도 막대형(스트립형) 센터를 추가로 개발했다. 피부부착형 단센서는 운동 등의 활동을 하면서 혈당 수치를 측정할 수 있고 스티립형 당센서는 사용자가 일회용으로 간편하게 측정할 수 있다. 

김대형 연구위원은 "환자들이 보다 손쉽게 사용할 수 있는 상용화 가능하도록 기존 당뇨패치를 개선했다"며 "이번 당센서 및 치료에 적용된 다양한 기술들은 당뇨병 치료 외에도 다양한 질병 모델의 진단과 치료에 광범위하게 활용 가능할 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구성과는 국제학술지인 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 3월 9일자로 온라인판에 실렸다. 

왼쪽부터 미세 약물침 기반의 약물전달 시스템, 약물이 담긴 열 감응 미세 약물침의 구조, 확대 이미지. <자료=IBS 제공>
왼쪽부터 미세 약물침 기반의 약물전달 시스템, 약물이 담긴 열 감응 미세 약물침의 구조, 확대 이미지. <자료=IBS 제공>
저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지