물방개 수중점착컵 본뜬 무전원 피부부착형 패치 개발

국내 연구진이 물방개의 점착기관을 모사해 피부의 산성도(pH)나 유수분량을 모니터링할 수 있는 피부부착형 패치를 개발했다.

17일 한국연구재단에 따르면 △성균관대 방창현 교수 △연세대 조승우 교수 공동연구팀이 수컷물방개 앞발에 있는 점착컵의 구조·원리를 규명하고, 이를 본떠 무전원 방식의 신속 체액 포집 피부 모니터링 패치를 개발했다.

수중곤충 물방개는 암수를 구별할 수 있는 독특한 특징을 가지고 있는데, 바로 물방개의 앞발에 존재하는 둥근 점착컵이다.

이 점착컵은 수중 교미과정에서 암컷의 둥글고 거친 등 표면에 잘 달라붙고 교미과정 중 필요한 화학물질을 감지하는 역할을 하며, 수컷물방개 종만이 가지는 고유한 진화의 산물이다.



산성도 등 피부상태 모니터링을 위해 눈물 등 체액을 수집하는 피부부착형 웨어러블 패치들이 개발되고 있으나, 체액포집 속도와 모니터링 정확도를 높이기 위한 별도의 전원이 필요했다. 또, 화학점착제는 체액포집시 피부자극 및 각질손상이 유발될 수 있어 반복사용이나 장시간 부착이 어렵다.

이에 연구팀은 물방개의 점착컵을 모사, 내부 흡인력을 이용해 피부에 점착됨과 동시에 체액을 포집하고 모니터링 할 수 있는 마이크로 크기의 인공점착컵을 제작했다.

이어 점착컵 내부에 체액 흡수력이 높고, 산성도 변화에 따라 색이 변하는 하이드로젤을 넣어 포집된 체액의 산성도를 별도의 전원장치 없이 분석할 수 있도록 했다.

또, 머신러닝 기반 분석 애플리케이션 개발을 통해 모바일기기로 이미지를 촬영하고, 촬영한 하이드로젤의 색 이미지 데이터(RGB)를 기계학습해 피부 산성도를 높은 정확도로 추적할 수 있도록 했다.  

나아가 연구팀은 이 패치를 산성도 변화가 동반되는 여드름 질환 모델에 적용, 육안관찰을 바탕으로 약물 처치시점을 판단한 경우보다 더욱 빠른 피부 정상화가 가능함을 확인했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 17일자에 게재됐다.

km5030@news1.kr