혈당 진단 당뇨패치 개발

IBS, 주사없이 약물침 알아서 투여

그래핀 전자피부 실시간 당수치 측정


국내 연구진이 땀으로 혈당을 측정하고 손쉽게 혈당조절 약물을 피부에 투여할 수 있는 그래핀 전자피부 ‘당뇨패치’를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 김대형 나노입자연구단 연구위원(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀이 그래핀 복합체를 활용해 전기화학센서와 미세 약물침을 결합해 당뇨병 환자들을 위한 전자피부를 개발했다고 21일 밝혔다.

당뇨병은 완치가 어려워 지속적인 관리가 필요한 만성질환으로 당뇨병 환자 수는 국내 300만명, 전 세계적으로는 6억명에 달한다.

이번에 개발된 전자피부는 피부에서 분비되는 땀 속의 당 함량ㆍ온도ㆍ습도ㆍ산성도(pH) 등을 측정해 피가 없어도 혈당치를 실시간마다 정확하게 측정할 수 있다.

또 혈당이 높을 경우, 미세 약물침 속 약물을 피부에 직접 주입할 수 있어 주사를 놓지 않아도 알아서 혈당 조절이 가능하다.

연구팀은 투명도가 높은 그물망 구조의 금박 위에 금으로 도핑한 그래핀을 붙여 산성도ㆍ습도ㆍ압력 및 당 측정 센서들을 결합해 혈당 측정용 전기화학센서 시스템을 구성했다.

이에 혈당조절 약물을 담은 미세 약물침과 온도센서ㆍ전기히터를 결합한 약물전달시스템을 추가해 혈당의 측정과 조절이 모두 가능한 전자피부를 만들었다.

미세 약물침은 수용성 혈당조절 약물인 메트포르민으로 만든 미세한 침에 42℃ 이상 온도에서 녹는 코팅을 입힌 것이다.

고혈당이 감지되면 전기히터가 작동돼 코팅을 녹여 통증 없이 피부 아래로 약물 전달이 되도록 설계됐다.

연구팀은 전자피부를 당뇨병에 걸린 실험용 생쥐에 적용해 효과적인 혈당 측정과 조절이 가능함을 확인하고 사람에게 전자피부의 전기화학센서를 부착해 땀으로 혈당을 측정하는 데 성공했다.

김대형 위원은 “차세대 소재인 그래핀을 활용해 당뇨병의 진단과 피드백 치료가 모두 가능한 시스템을 만들어냈다”며 “당뇨패치 전자피부에 적용된 여러 기술은 당 측정 외에도 전자피부 또는 패치형태의 다양한 바이오센서 시스템에 광범위하게 활용 가능할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구성과는 3월 22일 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 온라인에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@