당뇨병은 혈관흐름을 막아 심혈관질환, 뇌졸중, 시신경손상 등 합병증을 불러올 수 있고 완치가 어려워 지속적인 관리가 요구되는 질환.

당뇨병 환자 수는 2014년 기준 국내 300만명(6%), 세계 6억명(9%)에 달한다. 이번 연구 성과가 임상시험에 성공하면 매일 수차례씩 바늘로 손가락을 찔러 혈당을 측정하고 인슐린 주사로 혈당을 조절해야 하는 환자 고통을 덜어줄 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 소속 김대형 연구위원(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀은 “그래핀 복합체를 활용한 전기화학센서와 미세약물침을 결합해 당뇨병 환자를 위한 전자피부를 개발했다”고 22일 밝혔다.

기존 당뇨패치는 땀 속의 `당 함량`만을 측정해 혈당을 계산한다. 이번에 개발된 패치는 땀 속 당 함량, 땀 온도, 산성도(PH) 등을 동시에 측정해 혈당을 실시간으로 측정할 있다.

연구진은 정확도를 높이려고 투명도가 높은 그물망구조의 금박 위에 금으로 도핑한 그래핀을 붙이고 습도, 산성도, 온도 측정센서를 결합해 혈당 측정용 전기화학센서 시스템을 만들었다. 혈당이 높을 경우 미세 약물침 속 조절 약물을 피부에 주입해 주사를 놓지 않고도 혈당 조절을 할 수 있다.

미세 약물침은 수용성 혈당조절 약물(메트포르민)로 만든 미세한 침에 42도(oC) 이상 온도에서 녹는 코팅을 입힌 것이다. 고혈당이 감지되면 전기히터가 작동돼 코팅을 녹여 통증 없이 각질층 아래 피부로 약물을 전달할 수 있도록 설계됐다.

김대형 연구위원은 "차세대 소재인 그래핀을 활용해 당뇨병의 진단과 피드백 치료가 모두 가능한 시스템을 만들어냈다"며 "당뇨패치 전자피부에 적용된 여러 기술들은 당 측정 외에도 전자피부 또는 패치형태의 다양한 바이오센서 시스템에 광범위하게 활용 가능할 것"이라고 했다.

이번 연구는 과학기술분야 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF 34.048)에 22일자로 온라인 게재됐다.