GIST 연구팀, 포도당 농도 따라 렌즈반사광 분석
네이처 자매지 '사이언티픽 리포츠'에 논문 게재
[광주=뉴시스] 송창헌 기자 = 포도당 농도에 따라 달라지는 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사광 분석을 통해 눈물 속 포도당 농도를 측정할 수 있는 장치를 광주과학기술원(GIST) 연구팀이 최초로 개발했다.
25일 GIST에 따르면 의생명공학과 정의헌 교수팀이 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사광 분석을 통해 비침습적이고 간단하게 눈물 속 포도당(누당) 농도를 측정하는 장치를 개발하는데 성공했다.
주사바늘 등으로 피부를 뚫거나 절개하지 않아 상해나 고통이 동반되지 않는 방식이다.
채혈이 필요한 기존 혈당 측정기는 환자에게 고통과 거부감을 줄 수 있어 충분한 혈당 측정에 따른 당뇨 관리에 어려움이 있었다.
이에 연구팀은 혈당과 누당의 상관관계를 이용해 눈물 내 포도당을 측정하는 방법을 모색했고, 그 결과 포도당 농도에 따라 가시광선내 반사광이 달라지는 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사 스펙트럼을 분석해 눈물 포도당의 농도를 측정할 수 있는 분광 시스템을 구축했다.
연구팀은 발색단과 포도당 산화효소를 함유하고 있는 콘택트렌즈를 사용해 눈물 내 포도당 농도를 예측하는 기술을 도입했다.
용액을 제작해 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색상 변화를 반사 스펙트럼 측정으로 분석했고, 스펙트럼 전처리를 통해 반사 스펙트럼과 포도당 농도의 상관관계가 두드러지는 파장 영역을 찾아내 눈물 내 포도당 농도예측 모델을 제작했다.
나아가 당뇨 마우스 모델을 사용해 해당 측정장비의 타당성을 검증하고 정상모델과 당뇨모델을 비교해 마우스 모델에서 혈액과 눈물 내 포도당 농도의 상관관계를 검증했다.
정 교수는 "이번 성과는 새로운 광학적 방식으로 눈물 속 포도당의 농도를 측정하고, 이를 통해 혈액 내 포도당 농도를 예측할 수 있음을 보여줬다는 데 큰 의미가 있다"며 "추후 최적화를 거친다면 기존의 침습적 측정방식을 대체할 수 있는 비침습적 포도당 측정 방식이 될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 GIST 정 교수가 주도하고 의생명공학과 김수연 석사졸업생과 한양대 생명공학과 이동윤 교수팀과의 공동연구로, 한국연구재단 바이오의료기술사업, 중견연구자지원사업과 GIST 연구원(GRI) 등의 지원을 받아 수행됐다. 논문은 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포츠' 5월19일자 온라인에 게재됐다.
25일 GIST에 따르면 의생명공학과 정의헌 교수팀이 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사광 분석을 통해 비침습적이고 간단하게 눈물 속 포도당(누당) 농도를 측정하는 장치를 개발하는데 성공했다.
주사바늘 등으로 피부를 뚫거나 절개하지 않아 상해나 고통이 동반되지 않는 방식이다.
채혈이 필요한 기존 혈당 측정기는 환자에게 고통과 거부감을 줄 수 있어 충분한 혈당 측정에 따른 당뇨 관리에 어려움이 있었다.
이에 연구팀은 혈당과 누당의 상관관계를 이용해 눈물 내 포도당을 측정하는 방법을 모색했고, 그 결과 포도당 농도에 따라 가시광선내 반사광이 달라지는 나노 입자 함유 콘택트렌즈의 반사 스펙트럼을 분석해 눈물 포도당의 농도를 측정할 수 있는 분광 시스템을 구축했다.
연구팀은 발색단과 포도당 산화효소를 함유하고 있는 콘택트렌즈를 사용해 눈물 내 포도당 농도를 예측하는 기술을 도입했다.
용액을 제작해 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색상 변화를 반사 스펙트럼 측정으로 분석했고, 스펙트럼 전처리를 통해 반사 스펙트럼과 포도당 농도의 상관관계가 두드러지는 파장 영역을 찾아내 눈물 내 포도당 농도예측 모델을 제작했다.
나아가 당뇨 마우스 모델을 사용해 해당 측정장비의 타당성을 검증하고 정상모델과 당뇨모델을 비교해 마우스 모델에서 혈액과 눈물 내 포도당 농도의 상관관계를 검증했다.
정 교수는 "이번 성과는 새로운 광학적 방식으로 눈물 속 포도당의 농도를 측정하고, 이를 통해 혈액 내 포도당 농도를 예측할 수 있음을 보여줬다는 데 큰 의미가 있다"며 "추후 최적화를 거친다면 기존의 침습적 측정방식을 대체할 수 있는 비침습적 포도당 측정 방식이 될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 GIST 정 교수가 주도하고 의생명공학과 김수연 석사졸업생과 한양대 생명공학과 이동윤 교수팀과의 공동연구로, 한국연구재단 바이오의료기술사업, 중견연구자지원사업과 GIST 연구원(GRI) 등의 지원을 받아 수행됐다. 논문은 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포츠' 5월19일자 온라인에 게재됐다.