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KAIST,부드러운 웨어러블 마이크로니들 센서 플랫폼 기술 개발

상시 모니터링 가능한 생화학 센싱 플랫폼 기술
당뇨병이나 대사질환에도 응용 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-12-01 13:01 송고
이번 연구에서 개발한 플렉서블 마이크로니들 생화학센서의 개요도 (위) 및 실제 사진 (아래). 소프트하고 유연한 기판위에서 마이크로니들이 센서 간격에 맞춰 배열된 모습을 볼 수 있다.(KAIST 제공) © 뉴스1
KAIST 신소재공학과 배병수 교수 연구팀이 KIST와 공동연구를 통해 최소 침습으로 체액에 접근 가능한 생화학 센서 플랫폼을 개발했다.

부드러운 기판에 마이크로니들을 접합시켜 말초동맥질환에서 체액 측정 성공해 당뇨병이나 대사질환에도 응용이 기대된다.

1일 KAIST에 따르면 웨어러블 진단 기기는 의료기기용 소자로서 주목을 받고 있다.

하지만, 접근할 수 있는 체액이 땀, 눈물 등으로 제한됨에 따라 상시 모니터링에 대한 제한이 있었다.

이에 연구팀은 자체적으로 개발한 솔-젤(Sol-Gel) 합성공정을 통해 만들어진 실록산(Si-O-Si)골조 기반의 폴리머를 마이크로니들 소재를 활용했다.

이를 웨어러블 디바이스 플랫폼에 적용하고, 마이크로니들을 통해 상시 체액 모니터링이 가능한 웨어러블 마이크로니들 생화학 센싱 플랫폼을 완성했다.

연구팀은 마이크로니들 pH에 대해 표면에너지의 변화를 보이는 폴리어날린을 증착해 독립적인 pH센서 어레이로 응용 가능함을 확인했다.

실제, 폴리어날린을 이용한 마이크로니들 pH 센서는, 돼지 피부 1000번 삽입 실험, 1.5 mm의 굽힘 변형 실험 후에도 80% 이상의 센서 감도를 유지하는 높은 기계적 안정성을 보여줬다.

연구팀은 웨어러블 마이크로니들 pH 센서를 활용해, 말초동맥질환 모델의 피부 근접 체액의 pH 분포도를 측정해 질병 진단기기로서의 유용성도 검증했다.

특히, 연구팀은 우측 다리로 이어지는 고관절에 위치한 동맥혈을 수술용 실로 조인 다음 혈류를 인공적으로 악화시켜 말초동맥질환 모델을 만들었다.

이후 마이크로니들을 통해 피하 체액의 pH를 측정한 결과, 말단으로 갈수록, 산성화된 결과를 보여줌으로써, 웨어러블 마이크로니들 센서의 활용성을 증명했다.

연구를 주도한 배병수 교수는 “당뇨병, 대사질환 등에 생화학 진단을 하는 웨어러블 디바이스로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 온라인판에 최근 게재됐다.


km5030@news1.kr

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