美연구팀, 웨어러블 기기 개발…스마트폰으로 측정
“끈 없이 팔뚝에 부착…당뇨병 종합 관리에 도움”

위 팔뚝에 부착한 생체지표 측정 기기. Laboratory for Nanobioelectronics / UC San Diego 제공. 연합뉴스

스마트폰 앱을 통해 체내 당과 음주량, 젖산 수치 등을 동시에 측정할 수 있는 착용(wearable) 기기가 처음으로 개발됐다.

이 기기는 위 팔뚝의 피부에 부착한 뒤 실시간으로 측정치를 점검할 수 있어 혈당만 재는 기존 기기보다 더 많은 정보를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다.

10일 미국 샌디에이고 캘리포니아대에 따르면 이 대학 나노공학 교수 왕 조지프 박사가 이끄는 ‘웨어러블 센서 센터’ 연구진은 이 같은 기기를 개발했다.

해당 기기는 머리카락 굵기의 5분의 1밖에 안 되는 초미세 바늘이 달린 패치를 벨크로(찍찍이)처럼 이용해 끈 없이 피부에 부착하고 3개 생체지표를 동시에 잴 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

초미세 바늘은 피부 바로 아래까지만 침투해 세포를 둘러싼 사이질액(間質液) 내 생체분자를 감지하기 때문에 통증이 전혀 없다고 연구팀은 밝혔다.

사이질액에서 측정하는 생화학적 수치는 혈액 내 수치와 깊은 상관관계를 갖는 것으로 제시됐다.

초미세 바늘이 박힌 패치와 센서와 무선송신기 등으로 구성된 전자장치. Laboratory for Nanobioelectronics / UC San Diego제공. 연합뉴스

연구팀은 자원자 5명의 팔뚝에 이 기기를 부착하고 식사와 음주, 운동 등을 하면서 당과 알코올, 젖산 등의 생체지표를 실시간으로 측정했다. 또 혈당측정기와 음주측정기, 혈중 젖산 측정기 등으로 각각 잰 결과와 비교해 밀접하게 관련된 수치를 확인했다.

왕 교수는 “이 기기는 피부 위의 완벽한 실험실과 같은 것”이라면서 “여러 개의 생체지표를 지속해서 동시에 측정함으로써 일상생활을 하면서 건강 상태를 확인할 수 있다”라고 설명했다.

연구팀은 현재 상용화된 당뇨환자 혈당 측정기기는 혈당 수치만 제공하고 당뇨병을 효과적으로 관리할 수 있는 다른 정보는 제공하지 못하는 맹점이 있다고 했다.

예를 들어 술을 마시면 혈당이 떨어져 체내 알코올 농도를 아는 것이 필요하며, 여기에 운동 중 근육 피로도를 나타내는 젖산 수치까지 더해지면 당뇨병을 종합적으로 관리하는데 더 유익할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 “이 기기를 활용하면 식사나 운동, 음주 등과 혈당 변화의 상호 작용을 알 수 있어 삶의 질을 높일 수 있다”라고 강조했다.

생체지표 다중 측정기 착용. Laboratory for Nanobioelectronics / UC San Diego 제공 동영상 캡처. 연합뉴스

이 기기는 초미세 바늘이 달린 패치와 이와 연결된 전자장치로 구성돼 있다. 바늘 끝에는 서로 다른 효소가 있어 사이질액 내 당과 알코올, 젖산 등과 반응해 작은 전류를 일으키고 이는 전자센서로 분석돼 스마트폰에 실시간으로 표시된다.

초미세 바늘 패치는 일회용으로 교환해 사용하고, 전자센서와 무선 송신기 등이 들어있는 전자장치는 재사용이 가능하도록 설계됐다.

논문 제1저자인 나노공학 박사과정 대학원생 파샤드 테흐라니와 동료들은 ‘아킬X’(AquilX)라는 창업기업을 만들어 이 기기의 상품화를 추진 중이다.

아킬X는 초미세 바늘 패치 교체 주기에 관한 실험 및 개선 연구와 함께 초미세 바늘을 통해 감지할 수 있는 생체신호를 늘리는 방안을 연구해 나갈 계획이다.

이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처 의생명공학’(Nature Biomedical Engineering)에 발표됐다.