성균관대 방창현·조수연 연구팀, 양서류 발바닥 본뜬 바이오센서 패치 개발

(왼쪽부터) 성균관대 이연수 석박사통합과정생, 성균관대 신세영 석사과정생, 성균관대 화학공학부 조수연 교수, 성균관대 화학공학부 방창현 교수. 성균관대 제공

성균관대(총장 유지범)는 8일 화학공학부 방창현 교수 연구팀과 조수연 교수 연구팀이 광학점착 바이오센서 패치를 개발해 극미량 체액을 실시간 원격 정밀 감지할 수 있는 기술을 구현했다고 밝혔다.

나노소재를 이용한 생체부착센서 기술은 다양한 질환의 실시간 조기 진단을 위해 가장 유망한 기술로 주목받아 왔으나, 생체표면에 미세한 유체를 빠르게 잡아 모으고 미량의 체액을 분석하는 데 어려움이 있었다.

구체적으로 기존 센서 시스템들은 예측 불가능한 간격으로 분비되는 초소량 유체를 수집해 실시간으로 다변량 분석할 수 있는 기술이 전무했다. 또 운동과 같은 다량의 체액 분비 환경과 이온 영동과 같은 강제적 체액의 유도와 같이 복잡한 다층 구조 및 무거운 장비가 필요하며 제한적인 상황들에만 활용될 수 있었다.

이에 공동 연구팀은 양서류 발바닥의 육각형 점착 구조와 미세 배수 기능에서 착안해 습하고 불규칙한 피부 표면에도 안정적으로 부착되며 극소량의 체액을 정밀하게 감지할 수 있는 부드럽고 가벼운 생체모사 바이오센서 점착 패치를 개발했다.

여기에 육각 구조 표면을 부드러운 재료들로의 이중층으로 구성해 땀이 많거나 움직임이 큰 피부 부위에서도 패치가 안정적으로 부착되고 센서가 정상적으로 작동할 수 있도록 설계했다.

연구팀이 개발한 생체부착형 광학 센서 점착 패치는 전체적으로 부드럽고 유연한 소재를 적용해 운동이나 외부 자극 없이도 최소 75nL 수준의 극미량의 땀을 45초 내에 빠르게 실시간으로 감지 할 수 있다. 피부의 극미량의 체액으로부터 비타민이나 스트레스 지표 같은 다양한 분자를 동시 다중 감지하는 고정밀 분석이 가능하다.

조수연 교수와 방창현 교수는 “이번에 개발한 부드럽고 가벼운 생체모사 기반의 광학 탄소나노튜브 기반 바이오센서 기술은 극미량 체액을 안정적으로 유도하고 감지할 수 있을 뿐 아니라 습기나 곡면, 움직임이 많은 실제 생체 환경에서도 안정적인 부착과 작동이 가능하다는 장점이 있다”며 “향후 다양한 광학 센서와 결합해 초소형 정밀 생체 신호 모니터링 기술로 발전할 수 있고 웨어러블헬스케어, 미시 생명현상 분석, 정밀 의료 분야까지 확장 가능할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김영호 기자 ho3920@kyeonggi.com