김남영 교수(전자공학과) 연구팀,

최소 침습적 포도당 감지를 위한 무선 미세 바늘 패치 센서 개발에 성공

- 나노에너지 (Nano Energy, IF: 17.6) 게재 -

(좌) Wei Yue 박사과정 연구원 (우) 김남영 교수

전자공학과 김남영교수(교신)가 이끄는 연구팀은 전자공학과 Wei Yue 박사과정(제1저자)와 함께 “최소 침습적 포도당 감지를 위한 무선 미세 바늘 패치 센서 개발” 개발에 성공했다.

본 연구에서 최소 침습적 포도당 검출을 위한 광 경화 팽창성 하이드로젤을 사용한 무선 배터리 없는 수동 마이크로니들 패치 센서를 개발하였다.

이 기술의 핵심은 마이크로니들과 무선 주파수(RF) 결합 검출을 결합하여 추출 용량을 확인하여, 마이크로니들은 동결 건조된 CMC-pHEA 나노젤과 GelMA-GOx로 구성된 복합 하이드로젤을 사용하여, 포도당 산화효소와의 조합을 통해 선택적으로 포도당에 반응하도록 특별히 제조하였다. 간질액에 노출되면 하이드로겔 미세바늘이 포도당 농도에 비례하여 부풀어 포도당 결합이 가능하게 하여 감지 프로세스를 용이하게 개발하였다. 수동 감지 구성 요소로서 미세바늘 기판에 통합된 유연한 안테나는 하이드로겔의 부풀어 오르는 변화를 감지하고, RF 매개변수(주파수, 크기) 변화에 반영되며, 포도당 수치를 측정하는 원리이다. 측정된 결과는 판독 코일을 통해 근거리 무선 감지되어 감지 패치 센서로 측정값에 대한 추출과 감지를 단일 단계로 결합하여 포도당 모니터링 프로세스를 통합할 뿐만 아니라 환자의 편안함을 향상하였다. 본 연구는 무선 감지 애플리케이션에서 RF 기술의 성공적인 적용을 보여줌으로써 고급 사용자 친화적인 포도당 모니터링 솔루션의 길을 열었다.

 

<최소 침습적 포도당 감지를 위한 무선 미세 바늘 패치 센서의 원리 및 표면특성 평가>

이번 연구는 교육부에서 지원하는 한국연구재단(NRF) 중점연구소 지원사업(. 2018R1A6A1A0302524)과 RS-2023-00302751, RS-2024-00343686 중견과제 프로그램의 지원을 받았다. 연구결과는 세계 최고의 에너지 소재 및 소https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110194자 전문 저널인 엘시비어(Elsevier) 출판의 나노에너지 (Nano Energy, IF: 17.6) “A wireless, battery-free microneedle patch with light-cured swellable hydrogel for minimally-invasive glucose detection” 제목으로 실렸다.

(DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110194)