교미하는 수컷 물방개, 암컷 피부에 잘 달라붙는 앞발 본뜬 피부패치 개발

수컷 물방개의 앞발은 단단한 지지체 안에 부드러운 컵 모양의 흡착 물질을 감싼 구조로 돼 있다. 이런 구조 덕분에 수중 교미 과정에서 암컷의 둥글고 거친 등 표면에도 잘 달라붙는다. 수컷 물방개의 이런 앞발 구조를 모사한 피부 모니터링 패치가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 성균관대 방창현 교수와 연세대 조승우 교수 연구팀이 수컷 물방개 앞발의 점착 컵 구조를 본떠 전력 공급 없이도 체액(눈물·땀)을 포집할 수 있는 피부 모니터링 패치를 개발했다고 17일 밝혔다.

수컷 물방개 앞발의 점착 컵은 교미 중 필요한 화학물질을 감지하는 역할도 한다.

연구팀은 물방개의 점착 컵 구조를 본떠 피부에 강하게 달라붙은 채 체액을 포집하고 모니터링할 수 있는 인공 점착 컵을 설계했다.

탄성력이 뛰어난 고분자 화합물을 도입, 외력에 의해 변형과 복원을 반복하는 과정에서 컵 내부 공간에 생긴 응력에 의해 점착력이 높아지는 원리다.

컵 안에는 체액 흡수력이 높으며, 산성도(PH)에 따라 색이 변하는 하이드로젤을 담아 별도의 전원 장치 없이도 체액의 산성도를 측정할 수 있다.

인공지능(AI) 머신러닝을 통해 하이드로젤 색의 적녹청(RGB) 이미지 데이터를 학습함으로써 피부 산성도를 높은 정확도로 측정할 수 있도록 한 것이다.

이러한 원리를 이용해 여드름 질환 치료를 위한 피부 산성도 측정, 유·수분량 모니터링 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

방창현 교수는 "기존 피부 부착형 체액 포집을 위한 웨어러블 장치들은 별도의 전원이 필요한 데다 강한 부착력을 지속해서 유지하기 어려웠다"며 "이번에 개발한 기술을 체외 진단을 위한 데이터 기반 기술에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 이날 자에 실렸다. 박양수기자 yspark@dt.co.kr