혈당 측정을 위한 채혈의 불편함을 해소할 실마리가 나왔다. 국내 연구팀이 체액 속 낮은 농도의 혈당(글루코스)까지 잡아낼 센서기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 김진웅 교수(성균관대학교) 연구팀과 정운룡 교수(포항공과대학교) 연구팀이 공동으로 타액, 땀, 눈물 등 체액으로 혈당을 측정할 수 있는 고감도·고선택성 글루코스 압전 센서를 개발했다고 밝혔다.

당뇨인구의 증가에 따라 자가 혈당측정법에 대한 관심이 높아지는 가운데 알코올로 소독 후 채혈하는 침습적인 접근 대신 땀이나 눈물과 같은 체액에서 직접 혈당을 정밀하게 검출할 수 있는 연구가 지속됐다. 하지만 침이나 땀 같은 체액 속 글루코스 농도(50~200μM)는 혈액 속 글루코스 농도(5~20mM)에 비해 100배 이상 낮기 때문에 100배 이상의 감도를 갖는 센서기술의 개발이 요구된다.

연구팀은 은 나노와이어가 코팅된 전도성 마이크로입자를 제조한 후 은 나노와이어에 다른 단당류가 아닌 글루코스와만 특이적으로 결합하는 보론산을 배열했다.

글루코스가 보론산과 결합하면 은 나노와이어들이 서로 연결되는데 글루코스가 많을수록 은 나노와이어들의 연결도 많아져 순간적으로 전류가 증가하는 것을 압전기술을 이용해서 정밀하게 검출했다.

기존 혈당 측정기는 효소를 통해 글루코스 분자의 산화를 유도하고, 글루코스 산화 시 나타나는 전기화학적 변화에 따른 전류변화를 이용해 농도를 측정한다. 측정 가능한 농도범위는 2~20 mM 수준이다.

하지만 전도성 입자 기반 압전센서는 글루코스 분자와 결합할 수 있는 표면적이 증가해 0.56μM~56 mM의 넓은 범위의 글루코스 농도를 측정할 수 있다. 결국 혈액(5~20mM)과 체액(50~200μM)의 글루코스 농도 범위를 모두 포함하기에 비침습적인 방법으로 체액에서 혈당 측정이 가능해진다.

특히, 0.6 0.6(㎠)의 크기 디바이스로 구현할 수 있고 100마이크로리터 수준의 적은 체액으로도 글루코스 검출이 가능하다는 설명이다. 센서는 양산화할 수 있는 기성의 부품을 이용해 제작했다.

한편, 은 나노와이어 표면에 어떤 물질을 배열하느냐에 따라 글루코스 이외 다른 호르몬이나 단백질 같은 생체분자의 농도 측정에도 응용될 수 있을 것으로 보고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원 사업으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 펑서녈 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)의 표지논문으로 선정됐으며 8월 26일 논문명 ‘Two-Dimensional Colloidal Array of Glucose-Conjugative Conductive Micro particles for a Pressure-Mediated Chemiresistive Sensor Platform’, 김진웅 교수(교신저자/성균관대학교), 최송이(제1저자/한양대학교), 박대환(공동 제1저자/성균관대학교), 황혜진(공동저자/포항공과대학교), 서민정(공동저자/한양대학교), 이두호(공동저자/성균관대학교), 정운룡 교수(공동교신저자/포항공과대학교) 등으로 공개됐다.