눈물 속 스트레스 호르몬을 감지해 스트레스 수치를 측정하는 스마트 콘택트렌즈가 나왔다.
사람이 착용할 수 있는 소프트한 렌즈에 전자 디바이스를 넣는 게 핵심으로 스마트폰과 연동도 가능해 일상에서 손쉽게 스트레스를 관리할 수 있을 전망이다.
10일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 나노의학연구단과 박장웅 연구위원 연구팀은 연세대, 명지대 공동 연구진과 눈에 착용해 눈물 속 스트레스 호르몬 '코티졸(Cortisol)' 수치를 실시간 측정하는 콘택트렌즈 형태의 모바일 헬스케어 기기를 개발했다.
실시간 측정이 어려운 기존 측정 센서의 문제점을 극복한 것으로 연구진은 우선 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야에서 '꿈의 신소재'로 불리는 2차원 구조체 '그래핀'을 사용해 투명하고 유연하면서 무선 통신이 가능한 코티졸 센서를 구현했다.
그래핀 트랜지스터 구조로 이뤄진 센서는 그래핀 표면에 결합하는 코티졸 농도를 실시간으로 분석할 수 있다. 즉 센서가 눈물 속 코티졸 농도에 따른 그래핀의 미세한 저항 변화를 읽어내 스트레스 수치를 실시간으로 정확히 검출해내는 것이다.
연구팀은 또 1차원 전도성 물질인 은 나노와이어를 그물망 구조로 만들어 신축성이 뛰어난 투명 전극과 안테나를 제작했다. 이어 초정밀 3D 인쇄 공정으로 제작한 신축성 있는 회로로 전극, 안테나, NFC칩 등 부품들을 연결해 소프트 렌즈에 내장했다.
렌즈 속 NFC칩은 센서에서 읽어낸 코티졸 농도를 스마트폰으로 무선 전송하고 렌즈 착용 후 스마트폰을 눈 가까이 가져가면 스트레스 수치를 실시간으로 확인할 수 있다.
스트레스 호르몬 측정용 스마트 콘택트렌즈를 실제 착용한 모습.(사진=기초과학연구원 제공)
연구팀이 스마트 콘택트렌즈 착용을 통해 성능과 안전성을 실험한 결과 착용 상태에서도 렌즈가 정상 작동하고 렌즈에서 발생하는 열과 전자기파가 인체에 무해한 수준임을 확인했다. 제작한 렌즈는 보관액에 담긴 후에도 형태와 기능이 그대로 유지되며 스마트 콘택트렌즈의 상용화 가능성을 보여줬다고 연구팀은 설명했다.
박장웅 연구위원은 "사람이 실제 착용할 수 있는 소프트한 렌즈에 전자 디바이스를 넣는게 핵심이지만, 관련 연구를 시작했던 구글도 잡아당길 수 있는 전자 디바이스를 만들지 못하면서 소프트한 콘택트렌즈를 구현할 수 없었다"고 말했다.
그러면서 "개발한 콘택트렌즈는 스트레스 수치를 실시간으로 정확히 측정해 일상 속 스트레스 관리를 돕는다"며 "4차 산업 시대에 주목받는 모바일 헬스케어 산업뿐 아니라 의료분야까지 다양하게 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.