피부에 붙이면 자동으로 혈당을 조절해주는 전자피부가 최근 개발됐다.
이 기술이 상용화되면 매일 여러 번 채혈해서 혈당을 측정하고 인슐린 주사로 혈당을 조절해야 하는 당뇨환자의 부담을 덜어줄 수 있다.

이번에 개발된 전자피부는 기초과학연구원 나노입자연구단 김대형 교수(서울대 화학생물공학부) 연구팀이 그래핀(graphene) 복합체로 만든 전자센서와 미세 약물침을 결합시켜 만든 것이다. 그래핀은 탄소 원자로 구성된 흑연의 한 층으로 얇지만 강하고 신축성 있으며 전류를 통할 수 있다. 강철보다 2백배 강하고, 구리보다 1백배 많은 전류를 흘려 보낼 수 있다.

▲ 그래핀 전자피부를 부착하면 센서시스템을 통해 혈당을 측정할 수 있다. 이 전자피부는 금연보조제로 쓰이는 니코틴 패치처럼 얇고 잘 휘어져 피부에 쉽게 부착할 수 있다.

전자피부는 파스처럼 피부에 붙이면 환자의 피부에서 분비되는 땀 속의 당 함량과 온도ㆍ습도ㆍ산성도 등을 분석해 혈당을 정확히 측정할 수 있도록 만들어졌다. 전자센서의 탄소복합체 효소가 땀에 녹아있는 당분과 만나 발생하는 전류의 변화로 혈당 수치를 측정하는 것이다. 센서가 측정한 혈당 수치는 무선으로 스마트폰 등 외부기기에 전달된다.

측정 결과 혈당이 높을 경우, 미세 약물침으로 혈당 조절 약물이 피부에 침투하여 혈당 조절이 가능하다. 이 약물침은 1백만분의 1mm 크기의 침으로 표면에 섭씨 40도 이상의 온도에서 녹도록 코팅되어 있다. 고혈당이 감지되면 내장된 전기히터가 작동, 코팅이 녹으면서 혈당 조절 약물이 피부 속으로 침투한다.

연구진이 전자피부를 사람 팔목에 붙여 24시간 동안 혈당을 측정한 값과 직접 땀을 채취해 혈당분석기로 측정한 값이 일치했고, 피를 뽑아 측정한 혈당 값과의 변화율도 일치했다. 당뇨병 실험쥐 피부에도 전자피부를 붙여 치료제를 투여한 결과, 혈당이 낮아지는 것도 관찰됐다.

▲ 전자피부는 그래핀 복합체로 만들어져 신축성이 높다. 피부에 붙이고 수축과 이완을 반복해도 혈당 조절기능을 할 수 있다.

▲ 김대형 교수

전자피부 개발을 주도한 김대형 교수는“차세대 소재 그래핀을 활용해 당뇨병의 진단과피드백 치료가 모두 가능해졌다”며 “전자피부에 적용된 여러 기술들은 당 측정 외에 패치 형태의 다양한 바이오센서 시스템에도 광범위하게 활용 가능할 것”이라고 전망했다.

이 연구결과는 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 3월 22일자로 홈페이지에 게재됐다.

윤소정 코리아넷 기자
사진 기초과학연구원
arete@korea.kr

▲ 그래핀 전자피부 연구결과가 게재된 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 홈페이지.