박재영 광운대 교수팀, 땀 속 포도당·젖산 검출 센서 개발

박재영(왼쪽) 광운대 전자공학과 교수와 아사두자만 박사과정/사진제공=광운대

광운대학교는 최근 박재영 전자공학과 교수 연구팀이 사람의 땀에서 당과 젖산을 검출할 수 있는 패치형 바이오센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

인체의 땀에는 건강 상태, 질병에 관련된 분자와 이온, 바이오마커가 다수 포함되어 있기 때문에 이를 비침습적으로 감지할 수 있는 땀 기반 웨어러블 센서가 최근 주목받고 있다.

현재 상용화된 대부분의 웨어러블 기기는 혈액, 땀과 같은 생체시료로부터 얻을 수 있는 화학적인 바이오마커의 측정 및 정량화가 어렵기 때문에 상대적으로 모니터링하기 쉬운 심박 수, 체온 등의 지표만을 사용하고 있다. 하지만 더욱 정확하게 건강 상태를 측정하기 위해서는 화학적 지표가 필수적이다.

혈액과 땀 모두에 존재하는 젖산은 산소가 없는 상태에서 포도당이 분해되는 동안 생성된다. 이는 신체 활동의 강도와 근육의 산소 공급 상태를 반영하는 중요한 바이오 마커다. 하지만 현재까지 발표된 센서는 대부분 감도가 낮고 땀에서 예상되는 수준보다 낮은 선형 범위의 젖산을 검출한다.

박 교수팀은 하이브리드 나노다공성 탄소로 기능화 한 레이저 유도 그래핀(LIG) 전극과 산화환원 매개체(Redox Mediator), 효소, 나노 멤브레인 패키징 기술을 활용해 땀당, 젖산, pH 수준 및 피부 온도를 동시에 감지할 수 있는 고감도 멀티센서 패치를 제작했다. 생리학적 땀 범위(0~1.5mM) 내에서 0.025μM 검출한계(LOD)와 82.7μAmM-1cm-2라는 탁월한 민감도와 선형성을 보였다.

박 교수는 "이번에 개발한 땀 패치는 초소형 센서신호처리와 블루투스 통신 PCB 회로, MCU, 스마트폰 앱 등과 연동이 가능하다"며 "운동선수의 경기력 향상을 위한 스마트 관리는 물론 일반인의 건강상태 모니터링과 질병 예방에도 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 한국산업기술평가관리원 산업기술혁신사업과 산자부의 산업기술혁신사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 엘스비어(Elsevier) 출판사의 국제 SCI 저널 '바이오센서&바이오일렉트로닉스'(IF:12.545)에 게재됐다.

박재영 광운대 전자공학과 교수팀의 패치형 바이오센서 연구 자료 이미지/사진제공=광운대