혈당측정을 위한 채혈의 불편함을 해소할 실마리가 나왔습니다. 국내 연구팀이 체액 속 낮은 농도의 혈당(글루코스)까지 잡아낼 센서기술을 개발했습니다. 성균관대학교 김진웅 교수 연구팀과 포항공과대학교 정운룡 교수 연구팀이 공동으로 타액, 땀, 눈물 등 체액으로 혈당을 측정할 수 있는 고감도·고선택성 글루코스 압전 센서를 개발했습니다. 해당 연구는 <Advanced Functional Materials>에 게재됐습니다.
간편히 혈당측정하는 법
당뇨인구 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 지속되고 있었습니다.
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 요구됩니다.
연구팀은 은 나노와이어가 코팅된 전도성 마이크로입자를 제조한 후, 은 나노와이어에 다른 단당류가 아닌 글루코스와만 특이적으로 결합하는 보론산을 배열했습니다.
글루코스가 보론산과 결합하면 은 나노와이어들이 서로 연결되는 데 글루코스가 많을수록 은 나노와이어들의 연결도 많아져 순간적으로 전류가 증가하는 것을 압전기술을 이용해서 정밀하게 검출했습니다.
기존 혈당 측정기는 효소를 통해 글루코스 분자의 산화를 유도하고 글루코스 산화시 나타나는 전기화학적 변화에 따른 전류 변화를 이용해 농도를 측정합니다. 측정가능한 농도범위는 2~20 mM 수준입니다.
하지만 전도성 입자 기반 압전센서는 글루코스 분자와 결합할 수 있는 표면적이 증가해 0.56μM~56 mM의 넓은 범위의 글루코스 농도를 측정할 수 있습니다. 결국 혈액(5~20 mM)과 체액(50~200 μM)의 글루코스 농도 범위를 모두 포함하기에 비침습적인 방법으로 체액에서 혈당측정이 가능해집니다.
특히 0.60.6(cm2)의 크기 디바이스로 구현할 수 있고 100 마이크로리터 수준의 적은 체액으로도 글루코스 검출이 가능하다는 설명압나다. 센서는 양산화할 수 있는 기성의 부품을 이용해 제작했습니다.
한편 은 나노와이어 표면에 어떤 물질을 배열하느냐에 따라 글루코스 이외 다른 호르몬이나 단백질 같은 생체분자의 농도측정에도 응용될 수 있을 것으로 보고 있습니다.
##참고자료##
- Two-Dimensional Colloidal Array of Glucose-Conjugative Conductive Micro particles for a Pressure-Mediated Chemiresistive Sensor Platform, Advanced Functional Materials(2020)
