물방개 수중점착컵 본뜬 무전원 피부부착형 패치 개발

피부 PH, 유수분량 모니터링 패치 등 응용 기대

물방개의 수중 점착컵을 모사한 피부 모니터링 패치의 개념도(그림제공 :성균관대 방창현 교수)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 국내 연구진이 물방개의 점착기관을 모사해 피부의 산성도(pH)나 유수분량을 모니터링할 수 있는 피부부착형 패치를 개발했다.

17일 한국연구재단에 따르면 Δ성균관대 방창현 교수 Δ연세대 조승우 교수 공동연구팀이 수컷물방개 앞발에 있는 점착컵의 구조·원리를 규명하고, 이를 본떠 무전원 방식의 신속 체액 포집 피부 모니터링 패치를 개발했다.

수중곤충 물방개는 암수를 구별할 수 있는 독특한 특징을 가지고 있는데, 바로 물방개의 앞발에 존재하는 둥근 점착컵이다.

이 점착컵은 수중 교미과정에서 암컷의 둥글고 거친 등 표면에 잘 달라붙고 교미과정 중 필요한 화학물질을 감지하는 역할을 하며, 수컷물방개 종만이 가지는 고유한 진화의 산물이다.

산성도 등 피부상태 모니터링을 위해 눈물 등 체액을 수집하는 피부부착형 웨어러블 패치들이 개발되고 있으나, 체액포집 속도와 모니터링 정확도를 높이기 위한 별도의 전원이 필요했다. 또, 화학점착제는 체액포집시 피부자극 및 각질손상이 유발될 수 있어 반복사용이나 장시간 부착이 어렵다.

이에 연구팀은 물방개의 점착컵을 모사, 내부 흡인력을 이용해 피부에 점착됨과 동시에 체액을 포집하고 모니터링 할 수 있는 마이크로 크기의 인공점착컵을 제작했다.

이어 점착컵 내부에 체액 흡수력이 높고, 산성도 변화에 따라 색이 변하는 하이드로젤을 넣어 포집된 체액의 산성도를 별도의 전원장치 없이 분석할 수 있도록 했다.

또, 머신러닝 기반 분석 애플리케이션 개발을 통해 모바일기기로 이미지를 촬영하고, 촬영한 하이드로젤의 색 이미지 데이터(RGB)를 기계학습해 피부 산성도를 높은 정확도로 추적할 수 있도록 했다.

나아가 연구팀은 이 패치를 산성도 변화가 동반되는 여드름 질환 모델에 적용, 육안관찰을 바탕으로 약물 처치시점을 판단한 경우보다 더욱 빠른 피부 정상화가 가능함을 확인했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 17일자에 게재됐다.

km5030@news1.kr