안압 측정 ‘스마트 콘택트렌즈’ 나올까?…온도 변화도 보정 [고든 정의 TECH+]

[서울신문 나우뉴스]

사진=ACS Applied Materials & Interfaces (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c02289

벌써 10여 년 전 구글은 눈물을 이용해서 혈당을 측정하는 스마트 콘택트렌즈 기술을 발표해 스마트 웨어러블 기기의 미래를 보여줬습니다. 하지만 세간의 화제였던 구글 스마트 콘택트렌즈는 정확도가 높지 않아 상용화되지는 못했습니다. 농도가 일정한 혈액이 아니라 상황에 따라 쉽게 변하는 체액인 눈물을 이용하다 보니 임상적으로 활용할 수 있을 정도의 정확도를 확보하지 못했던 것입니다.

그러나 이후에도 스마트 콘택트렌즈를 위한 과학자들의 도전은 꾸준히 이어졌습니다. 당뇨 환자가 렌즈를 착용하는 것만으로 혈당을 측정할 수 있다면 엄청난 이점이 있기 때문입니다. 그리고 일부 과학자들은 혈당처럼 어려운 과제보다 안구에 직접 접촉하는 콘택트렌즈로 측정하기 쉬운 안압(안구 내부 유체의 압력)에 도전했습니다.

안압이 높아지는 대표적인 질환인 녹내장은 초기에는 증상이 없기 때문에 상당히 진행된 상태에서야 발견되는 경우가 드물지 않습니다. 더구나 사람의 안압도 하루 중 변화할 수가 있어 안과에서 1년에 1회 정도 측정하는 정도로는 조기 진단도 쉽지 않습니다.

사진=ACS Applied Materials & Interfaces (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c02289

만약 안구에 직접 접촉하는 스마트 콘택트렌즈를 이용해서 안압을 지속해서 측정한다면 녹내장 초기에 약간 안압이 높아진 환자에서도 안압 측정이 가능합니다. 더 나아가 이미 진단받고 치료 중인 녹내장 환자에서도 안압이 잘 조절되는지 모니터링 할 때도 큰 도움이 될 수 있습니다.

따라서 다양한 형태의 안압 측정 스마트 콘택트렌즈가 개발되었으나 몇 가지 단점이 있어 상용화되지는 못했습니다. 대표적인 문제점은 스마트 콘택트렌즈가 외부에 노출되어 있어 기온 변화에 민감하다는 것입니다. 온도에 따라 물질이 수축과 팽창을 거듭하기 때문에 외부 온도 변화가 센서의 정확도에 영향을 미칩니다.

중국 덩바오 샤오 교수가 이끄는 베이징 공대 과학자들은 하나가 아니라 두 층의 센서를 콘택트 렌즈 사이에 삽입해 이 문제를 극복했습니다. 안쪽에 있는 센서와 밖에 있는 센서의 측정치를 서로 보정해 외부 온도변화에도 안정적으로 압력을 정확히 측정할 수 있게 만든 것입니다. (사진 참조)

사람과 안구 크기가 비슷한 돼지 안구에서 실험한 결과 연구팀이 개발한 스마트 콘텍트렌즈는 섭씨 10도에서 48.9도 사이의 넓은 온도 범위에서 실제 안압과 7% 이내의 높은 측정 정확도를 보였습니다. 따라서 12시간 이상 지속 착용하면서 안압을 측정해도 실내와 실외, 계절에 따른 온도 차이를 스스로 보정해 정확한 안압 변화를 측정할 수 있습니다.

현재 여러 가지 방식의 안압 측정 스마트 콘택트렌즈가 개발 중이고 이 중 일부는 상용화에 도전하고 있습니다. 지금처럼 도전이 이어진다면 안압 측정 스마트 콘택트렌즈가 상상이 아닌 현실이 될 날도 멀지 않을 것으로 기대됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com