피를 뽑지 않고 혈당 측정 기술 개발…당뇨 환자 희소식

UNIST 전기전자공학과 변영재 교수팀 개발
체내삽입형 전자기파 기반 혈당측정 시스템
이식형 센서, 면봉의 1/5 크기…정확도 높아

체내삽입형 전자기파 기반 혈당측정방식. 연구그림 UNIST 제공

피를 뽑지 않고도 혈당을 측정할 수 있는 새로운 기술이 나왔다.

UNIST(울산과학기술원) 전기전자공학과 변영재 교수팀은 피를 내지 않고 혈당을 측정하는 '체내삽입형 전자기파 기반 혈당측정 시스템'를 개발했다고 31일 밝혔다.

이 시스템 센서는 면봉의 1/5 정도 크기이다. 센서는 피부 속 세포와 세포 사이를 채우는 세포의 조직액인 간질액(interstitial fluid)의 혈당 변화를 감지한다.

기존 연속혈당측정장치의 단점인 짧은 사용 기간을 극복하면서도 혈당을 반영하는 정확도를 높였다. 그만큼 상용화 가능성이 크다는 얘기다. 

당뇨병은 공복 시 혈액 내 당분 수치가 정상(100mg/dL)보다 높은 126mg/dL 이상으로 유지되는 질환이다.

당뇨병 환자들은 식사 등을 조절해 정상 수치를 유지해야 하는데 하루에도 수차례 손가락 끝을 찔러 채혈하고 혈당을 확인한다.

전 세계 당뇨병 환자는 4억 명 이상인 것으로 알려졌다.

UNIST 연구진이 이번에 개발한 기술은 효소나 형광을 기반으로 하는 혈당측정기술이다.

수명에 제한이 없는 전자기파를 이용해 반영구적인 체내삽입형 혈당측정시스템을 만들었다.

이는 매주 교체할 필요가 없는데다 연속혈당측정(CGMS) 이용 단가도 획기적으로 낮출 수 있다. 때문에 이 기술을 통해 현재 5%에 지나지 않는 CGMS의 보급률을 높일 것으로 기대된다.

또 피부를 절개해 피하지방에 심은 이식형이라는 부분도 강점이다.

주변 온도와 습도, 움직임 등 외부 환경에 영향을 받지 않아 혈당 측정 정확도를 높일 수 있다는 것이다.

센서는 길이 30㎜에 원형 둘레 4㎜ 크기로 설계됐다. 생체적합성이 뛰어난 폴리올레핀 계열의 포장재로 감싸고 있다.

왼쪽부터 김성문 연구원, 변영재 교수, 자간나트 말릭 박사. 김성문 연구원과 말릭 박사가 이번에 개발한 장치들을 손에 들고 있다. UNIST 제공

변영재 교수는 "이식형의 장점 덕분에 혈당 측정의 정확도를 높일 수 있어 FDA 기준을 만족할 것"이라며 "저전력으로 구동이 가능하기 때문에 NFC(Near Field Communication) 기능을 사용하는 장치나 스마트폰으로도 언제든 혈당을 확인 가능하다"고 설명했다.

시스템 센서는 혈당 성분이 가진 고유한 유전율이 전자기파에 의한 변화와 연동된다. 센서가 작동하면 주변에 발생한 전자기파 영역은 유전율 변화를 감지한다.

제1저자인 김성문 UNIST 전기전자공학과 석·박사통합과정 연구원은 "만약 혈당이 높아지면 유전율이 낮아지는데 이때 센서 주파수는 높아진다"며 "이런 부분을 이용하면 실시간 혈당 측정도 가능하다"고 설명했다.

연구진은 시스템을 동물 몸에 부착하여 실제로 혈당 측정이 가능한지 검증했다.

변 교수는 "새로 개발한 장치는 시간이 지나도 성능 감소가 없는 전자기파를 사용해 사실상 수명이 영구적"이라며 "향후 센서 내부에 시스템을 하나로 통합한 칩을 적용하는 등 연속혈당측정 시스템으로 발전시킬 것"이라고 했다.

이번 연구는 UNIST 교원창업기업인 ㈜에스비솔루션과 협업으로 진행됐다. 결과는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 발표됐다.

㈜에스비솔루션은 2017년 변영재 교수가 개발한 전자기파 혈당측정기 기술을 기반으로 창업했으며 관련 시스템은 상용화 단계에 들어서 있다.

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울산CBS 반웅규 기자 bangija@cbs.co.kr

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