성균관대·포항공대 공동연구팀이 센서 개발

피 속 혈당보다 100분의 1 농도까지 검출 가능

휴대용으로 만들기 위해 가로세로 0.6㎝로 소형화

압력을 가하면 탄성입자 변형이 일어나면서 입자의 중앙 표면에 코팅된 나노와이어가 탈락된다. 글루코스 농도가 증가할수록 은 나노와이어를 서로 연결하는 글루코스 교량이 많아지고 따라서 입자 표면을 고르게 둘러싼 전도성 은 나노와이어가 많아져 결과적으로 전류가 증가한다. 성균관대 김진웅 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 매일 바늘로 피를 내 혈당을 확인하는 당뇨 환자들의 고통을 끝낼 수 있을까.

국내 연구진이 피 속 혈당보다 100분의 1 농도의 혈당까지 잡아내는 센서 기술을 개발했다. 연구진은 스마트워치 같은 소형 멀티 디바이스 안에 포함되어 바이오센서로서 기능할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

성균관대 김진웅 교수 연구팀과 포항공과대 정운룡 교수 연구팀이 타액, 땀, 눈물 등 체액으로 혈당(글루코스)을 측정할 수 있는 센서를 개발했다고 3일 한국연구재단은 밝혔다.

침이나 땀 같은 체액 속 글루코스 농도(50~200μM)는 혈액 속 글루코스 농도(5~20 mM )에 비해 100배 이상 낮아 100배 이상의 감도를 갖는 센서기술이 필요하다.

연구진은 은 나노와이어가 코팅된 마이크로입자를 제조한 후, 은 나노와이어에 다른 단당류가 아닌 글루코스에만 결합하는 보론산을 배열했다.

글루코스는 보론산과 결합하면 은 나노와이어들이 서로 연결된다. 글루코스가 많을수록 은 나노와이어 연결도 많아져 순간적으로 전류가 증가하는 것을 압전기술을 이용해 정밀하게 검출했다.

국제학술지 '어드밴스드 펑서녈 머터리얼즈'의 표지논문으로 선정된 혈당측정 센서. 성균관대 김진웅 교수 제공

이 압전센서는 글루코스 분자와 결합할 수 있는 표면적이 증가해 0.56μ M~ 56 mM 의 넓은 범위의 글루코스 농도를 측정할 수 있다. 결국 혈액(5~20 mM )과 체액(50~200 μM)의 글루코스 농도 범위를 모두 포함해 비침습적인 방법으로 체액에서 혈당측정이 가능해진다.

이 압전센서는 특히 가로세로 0.6㎝ 크기의 디바이스로 만들 수 있고 100μL(마이크로리터, 1μL=100만분의 1L) 수준의 적은 체액으로도 글루코스 검출이 가능한 것이다. 센서는 양산화할 수 있는 기존의 부품을 이용해 제작했다.

연구진은 또 은 나노와이어 표면에 어떤 물질을 배열하느냐에 따라 글루코스 이외 다른 호르몬이나 단백질 같은 생체분자의 농도측정에도 응용될 수 있을 것으로 보고 있다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 펑서녈 머터리얼즈'의 표지논문으로 선정, 지난 8월 26일 공개됐다. 

https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=shm&sid1=105&oid=014&aid=0004488086