성균관대 화학공학부 방창현·조수연 교수 연구진은 개구리의 발바닥을 본뜬 부드럽고 가벼운 광학 점착 바이오센서 패치를 개발했다고 8일 밝혔다.
생체 부착 센서는 다양한 질환의 실시간 조기 진단을 위한 기술로 주목 받고 있다. 다만 생체 표면에서 유체를 빠르게 모으고 분석하는 데 어려움을 겪고 있다. 기존 센서 시스템은 예측 불가능한 간격으로 분비되는 극미량 유체를 수집해서 실시간으로 분석하지 못한다. 강제로 체액을 추출해 분석하는 장비만 있을 뿐이다.
연구진은 개구리 같은 양서류의 발바닥에 주목했다. 개구리 발바닥에는 육각형 점착 부분과 미세 배수 구조가 있다. 연구진은 개구리 발바닥의 이런 구조를 패치에 적용해 체액을 신속히 배출하고, 굴곡진 생체 표면에 긴밀하게 접착할 수 있도록 했다.
센서 내부에는 수분 흡수가 뛰어난 하이드로젤과 생체 투과성이 있는 근적외선 대역의 발광 단일벽 탄소나노튜브 센서를 결합했다. 적은 량의 땀이나 호르몬 같은 유체도 효과적으로 흡수할 수 있는 구조다.
연구진이 개발한 패치는 운동이나 외부 자극 없이도 75나노리터(10억분의 1L) 수준의 극미량 땀을 45초 내에 빠르게 실시간으로 감지할 수 있었다. 이를 통해 체액에서 비타민 성분이나 스트레스 수준을 알려주는 다양한 분자를 동시에 분석할 수도 있었다.
연구진은 “이번에 개발한 바이오센서 기술은 다양한 광학 센서와 결합해 초소형 정밀 생체 신호 모니터링 기술로 발전할 수 있다”며 “웨어러블(wearable·착용형) 헬스케어, 미시 생명현상 분석, 정밀 의료 분야까지 확장 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
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