물방개 수중 점착컵 본뜬 무전원 체액포집 패치 개발
데이터 기반 피부 PH와 유수분량 모니터링 패치 등으로 응용 기대
□ 물방개의 점착기관을 모사해 피부의 산성도(pH)나 유수분량을 모니터링할 수 있는 피부 부착형 패치가 제안됐다.
□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 방창현 교수(성균관대학교), 조승우 교수(연세대학교) 연구팀은 수컷 물방개 앞발에 있는 점착컵의 구조 ․ 원리를 밝히고, 이를 본떠 무전원 방식의 신속 체액 포집 피부 모니터링 패치를 개발했다고 밝혔다.
□ 수중곤충인 물방개는 암수를 구별할 수 있는 독특한 특징을 가지고 있는데, 바로 물방개의 앞발에 존재하는 둥근 점착 컵이다.
○ 이 점착 컵은 수중 교미 과정에서 암컷의 둥글고 거친 등 표면에 잘 달라붙고 교미과정 중 필요한 화학물질을 감지하는 역할을 하며, 수컷 물방개 종만이 가지는 고유한 진화의 산물이다.
□ 피부상태 모니터링(산성도, 유수분량 등)을 위해 체액(눈물, 땀 등)을 수집하는 피부부착형 웨어러블 패치들이 개발되고 있으나, 체액포집 속도와 모니터링 정확도를 높이기 위한 별도의 전원이 필요했다.
□ 화학점착제는 체액포집시 피부자극 및 각질손상이 유발될 수 있어 반복사용이나 장시간 부착이 어렵다. 또 여러 환경들(습윤환경, 굴곡진 피부표면, 신체활동 등)에서도 부착력을 유지하는 것이 숙제였다.
□ 이에 연구팀은 물방개의 점착 컵을 모사, 내부 흡인력을 이용하여 피부에 점착됨과 동시에 체액을 포집하고 모니터링 할 수 있는 마이크로 크기의 인공 점착 컵을 제작하였다.
○ 또한 점착 컵 내부에 체액 흡수력이 높고, 산성도 변화에 따라 색이 변하는 하이드로젤을 담지해 포집된 체액의 산성도를 별도의 전원장치 없이 분석할 수 있도록 하였다.
□ 또 머신러닝 기반 분석 어플리케이션 개발을 통해 모바일기기로 이미지를 촬영하고, 촬영한 하이드로젤의 색 이미지 데이터(RGB)를 기계학습하여 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.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업 등의 지원으로 진행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 6월 17일(한국시간) 게재되었다.
