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눈물로 포도당 측정···절제 없이 '당뇨' 관리한다 

정의헌 GIST 교수, 콘택트렌즈 반사광 분석 통한 장치 개발
마우스 모델로 혈액과 눈물 내 포도당 농도 상관관계 입증
반사광 측정으로 눈물 포도당 예측을 위한 분광 시스템. 그림 (a)는 포도당과 반응해 색상이 바뀐 나노 입자 콘택트렌즈 이미지. 그림 (b)는 반사 분광 시스템 구조. 할로겐 램프가 600m 파이버로, 분광기는 1000m 파이버로 연결돼 있다. 그림 (c)는 0.0, 0.6, 1.2과 2.4 mM 포도당 용액에 반응 전과 후 반사스펙트럼의 차이를 나타내는 그래프. <사진=GIST 제공>반사광 측정으로 눈물 포도당 예측을 위한 분광 시스템. 그림 (a)는 포도당과 반응해 색상이 바뀐 나노 입자 콘택트렌즈 이미지. 그림 (b)는 반사 분광 시스템 구조. 할로겐 램프가 600m 파이버로, 분광기는 1000m 파이버로 연결돼 있다. 그림 (c)는 0.0, 0.6, 1.2과 2.4 mM 포도당 용액에 반응 전과 후 반사스펙트럼의 차이를 나타내는 그래프. <사진=GIST 제공>

콘택트렌즈를 통해 눈물로 혈액 내 포도당 농도를 측정, 절제 없이 당뇨를 관리할 수 있는 기술이 개발됐다.

GIST(총장 김기선)는 정의헌 생명공학과 교수팀이 포도당 농도에 따라 달라지는 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사광 분석을 통해 피부 절제 없이 간단하게 눈물로 혈액 내 포도당 농도를 측정하는 장치를 개발했다고 25일 밝혔다.

정의헌 교수팀은 채혈이 필요한 기존 혈당 측정기가 환자에게 고통과 거부감을 줄 수 있어 당뇨 관리에 어려움이 있다고 판단, 혈당과 포도당의 상관관계를 이용해 눈물 내 포도당을 측정하는 방법을 모색했다.

연구팀은 포도당 농도에 따라 가시광선 내 반사광이 달라지는 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사 스펙트럼을 분석해 눈물 포도당의 농도를 측정할 수 있는 분광 시스템을 구축했다.

연구팀은 제작한 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색상 변화를 반사 스펙트럼 측정으로 분석했다. 그 뒤 스펙트럼 전처리를 통해 반사 스펙트럼과 포도당 농도의 상관관계가 두드러지는 파장 영역을 찾아내 눈물 내 포도당 농도 예측 모델을 제작했다.

나아가 당뇨 마우스 모델을 통해 해당 측정 장비의 타당성을 검증하고 정상 모델과 당뇨 모델을 비교, 마우스 모델에서 혈액과 눈물 내 포도당 농도의 상관관계를 입증했다.

정의헌 교수는 "이번 성과는 새로운 광학적 방식으로 눈물 속 포도당 농도를 측정하고 이를 통해 혈액 내 포도당 농도를 예측할 수 있음을 보여줬다는 데 큰 의의가 있다"면서 "추후 최적화를 거친다면 기존 침습적 측정 방식을 대체할 수 있는 비침습적 포도당 측정 방식이 될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 정의헌 교수(교신저자)가 주도하고 김수연 의생명공학과(제1저자) 석사졸업생과 이동윤 한양대 생명공학과 교수팀과의 공동연구로, 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 온라인에 지난 19일 자로 게재됐다. 

(왼쪽부터) 김수연 석사졸업생과 정의헌 교수. <사진=GIST 제공>(왼쪽부터) 김수연 석사졸업생과 정의헌 교수. <사진=GIST 제공>
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