박장웅 교수팀, 녹내장 진단용 안압 모니터링 콘택트렌즈 개발

콘택트렌즈로 일상에서 지속적인 안압 모니터링 가능

공과대학 신소재공학과 박장웅 교수(고등과학원 IBS 연구위원)가 경북대학교병원 김홍균·김대우 교수와의 공동연구를 통해 눈에 착용하는 소프트 콘택트렌즈 형태로 안압(眼壓)을 모니터링하고 스마트폰으로 측정값을 확인할 수 있는 기술을 개발했다. 미세한 안압 변화를 감지할 수 있는 고감도 안압 센서 및 무선통신회로를 신축성 있게 제작해 소프트 콘택트렌즈에 탑재한 기술로, 녹내장 진단을 위한 모바일 헬스케어 기기에 활용될 전망이다.

녹내장의 예방과 진단을 위해서는 지속적인 안압 모니터링이 필요하지만 수면상태에서도 변하는 안압의 특성상 병원을 내원한 당시의 안압 측정만으로는 진단에 한계가 있었다. 이에 따라 사람 눈에 착용하는 형태의 스마트 콘택트렌즈를 이용한 실시간 안압 모니터링 연구가 이어졌으나, 작은 크기의 콘택트렌즈에 안압 센서와 무선통신회로를 함께 탑재하지 못하는 등의 어려움이 있었다.

이러한 한계를 극복하고자 박장웅 교수 연구팀은 소프트 콘택트렌즈 착용만으로 일상생활에서 안압을 자동으로 연속 모니터링하고, 측정값은 무선으로 스마트폰 앱에 기록해 이를 병원으로 전송하는 모바일 헬스케어 기술을 선보였다.

300㎚ 두께의 신축성 있는 초박형 실리콘으로 제작한 고감도 안압 센서를 신축성 전극을 이용해 무선통신회로와 연결하고, 실제 소프트 콘택트렌즈 두께와 비슷한 수준으로 제작함으로써 신축성과 착용성(wearability)을 동시에 유지할 수 있었다. 또한 감전의 위험을 없애기 위해 소프트 콘택트렌즈 물질로 센서와 무선통신회로 등 전자부품을 완전히 포장했다.

연구팀은 참여자 10명을 대상으로 제작된 스마트 콘택트렌즈를 착용했을 때의 성능과 안정성을 살펴봤다. 그 결과, 작동 과정에서 열이 거의 발생하지 않았으며 눈에 이물감 및 각막 상처가 없음을 확인했다. 최종제품화를 위해서는 1,000명 이상의 환자들을 대상으로 하는 임상 3상 시험이 필요하다는 설명이다. 

이번 연구성과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 5월 3일 게재됐다.

한편, 고등과학원은 나노과학 및 나노의학 분야를 중점으로 세계적 수준의 기초과학 연구와 교육을 수행하고 있으며, 창조적 지식과 원천기술 및 연구 경쟁력을 확보해 100년을 바라보는 초일류 수준의 대학 내 기초과학 연구소를 지향한다. 우수한 연구기반 시설과 인적 자원을 바탕으로 세계적 수준의 연구실적들을 지속적으로 만들어낼 것이며, 나노과학과 의학을 융합한 나노바이오메디컬엔지니어링 전공을 통해 미래과학을 선점하는 데 기여할 예정이다.

논문정보

● 논문제목: A soft and transparent contact lens for the wireless quantitative monitoring of intraocular pressure

● 논문주소: https://www.nature.com/articles/s41551-021-00719-8