세포 수준 표면에도 잘 붙는 ‘바이오 패치’ 개발

기계적 안정성, 접촉성 뛰어나 생체정보 모니터링 적합

기계적 안정성이 우수하고 접촉성이 좋아 마이크로 미터(㎛ㆍ100만분의 1m) 단위의 세포수준에도 달라붙는 ‘바이오 패치’가 개발됐다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 ICT소재연구그룹의 김준수ㆍ문승언 박사, KIST(한국과학기술연구원), 펜실베니아대, 시카고대 공동 연구팀이 고분자 소재 ‘폴리 우레탄 아크릴레이트(PUA)’을 사용해 임프린트 기반으로 서로 다른 크기를 갖는 구조들이 공존하는 박막을 제작했다고 14일 밝혔다.

생체표면에 달라붙는 웨어러블 기기 개발은 중요하지만, 패치를 생체표면에 달라붙게 하고자 얇게 만들면, 기계적 안정성이 급격히 떨어지는 한계가 있다.

또 막이 쉽게 찢어질 수있어 한 번 부착하면 위치를 옮기거나 떼기 어려워 한 번 밖에 사용하지 못하는 단점도 있다.

연구팀은 이를 해결하고자 액체가 고체에 젖어 들어가며 정밀한 접촉이 이뤄지는 현상에 주목했다.

고체와 고체 사이에서도 젖는 현상이 일어날 수 있다고 보고 이를 ‘젖음현상(Wetting)’이라 정의하고 규명했다.

연구팀이 개발한 박막은 젖음성이 뛰어난 얇은 나노 박막과 젖음성은 적지만 얇은 박막을 지탱할 수 있는 마이크로 박막들을 계층적으로 위치시켜 500∼800㎛의 3층 계층 구조 박막을 제작했다.

계층 구조로 두 특성을 모두 지니고 있을 뿐만 아니라 탈부착이 쉽고 재사용이 가능하도록 안정성이 우수했다.

기계적 안정성과 접촉성능의 한계를 모두 극복한 것이다.

연구팀은 붙이는 대상이 피부가 아니거나, PUA가 다른 재료가 바뀌어도 구조체를 설계하는 데 문제가 없다고 설명했다.

연구팀은 약 1cm x 1cm 크기, 26㎛ 두께 패치를 만들어 손가락 위에 올려 눈에 보이진 않지만, 물에 젖듯이 붙는 것을 확인했다.

이 패치는 복잡한 표면의 나뭇잎, 돼지의 피부, 사람의 머리카락 등 세포 수준의 곡률을 갖는 표면에도 탈부착이 가능할 전망이다.

김준수 박사는 “이 패치는 양질의 생체정보를 얻어 웨어러블 기기가 보편화되는 데 큰 도움이 될 것”이라며 “사람의 피부로부터 얻을 수 있는 생체정보를 모니터링 가능한 패치 개발에 주력할 계획”이라고 말했다.

이 패치의 상용화 시점은 5∼10년 내로 예상된다.

이 연구는 국가과학기술연구회 융합연구사업과 ETRI-KIST 협력연구사업 지원으로 개발됐으며, 지난달 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@