KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 땀 속 여러 대사산물을 동시에, 실시간으로 분석할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

최근 땀 속 대사산물을 분석해 인체의 정밀한 생리학적 상태를 모니터링하기 위한 웨어러블 센서 연구가 활발히 진행되고 있지만 기존의 형광 표지나 염색을 거치는 방식은 효과적인 땀 수집과 제어에 어려움이 있었다.

연구팀이 개발한 센서는 피부에 직접 부착하는 얇고 유연한 웨어러블 땀 패치로, 땀을 모으고 미세한 통로와 빛을 이용해 땀 속 성분을 정밀하게 분석하는 초미세 ‘나노플라즈모닉 구조’가 함께 탑재돼 있다. 덕분에 한 번의 패치 착용으로 땀 속 여러 대사 성분을 동시에 분석할 수 있다.

빛을 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 수준에서 조작해 분자의 성질을 읽어내는 ‘나노광학 기술’과 머리카락보다 가느다란 채널 속에서 땀을 정밀하게 제어하는 ‘미세 유체 기술’을 접목해 다양한 대사물질의 체내 변화를 쉽게 측정할 수 있다.

패치 내부에는 6개~17개까지 챔버(저장 공간)가 있으며, 운동 중 분비되는 땀이 순차적으로 각 챔버에 채워지는 미세유체 구조로 설계돼 있다.

연구팀은 실제 사람에게 적용해, 운동할 때 나오는 땀 속에서 시간이 지나며 달라지는 성분 변화를 연속적으로 추적하는 데 성공했다.

기존 기술은 동시에 두 가지 정도 성분만 확인 가능했지만, 이번 연구에서는 요산, 젖산, 티로신 등 대사·운동·질환과 관련된 중요한 바이오마커인 세 가지 대사 물질이 운동과 식단에 따라 어떻게 변화되고 동시에 정량적으로 분석할 수 있음을 세계 최초로 입증했다.

정기훈 교수는 “이번 연구는 혈액을 채취하지 않고도 땀 패치만으로 체내 대사 변화를 시간에 따라 정밀하게 모니터링할 수 있는 기반을 마련했다”며 “이를 통해 일상적인 건강 모니터링은 물론 운동을 즐기는 사람들의 근육 변화와 질환 감지까지 가능해져 앞으로는 만성질환 관리, 약물 반응 추적, 환경 노출 모니터링, 대사성 질환의 차세대 바이오마커 발굴 등 다양한 분야로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 지난달 27일자 온라인판에 게재됐다.

김형중 기자 kimhj@ggilbo.com