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□ 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 나노바이오융합연구실 정호상 박사 연구팀이

    ​신체에 착용 가능한 유연 소재에 약물의 광 신호를 증폭시키는 나노소재를 적용해, 인체의 땀 속 금지약물을 검출할 수 있는 웨어러블

    센서를 개발하는데 성공했다.

□ 개발된 기술은 인체의 땀으로부터 마약 및 금지약물의 복용 여부를 신속하게 그리고 고감도로 검출할 수 있는 기술이다. 패치 형태로

    제작되어 몸에 붙이고 있다가 검사가 필요한 시점에 빛을 조사하게 되면, 별도의 분석 과정 없이도 1분 이내 약물 성분을 쉽게 식별할

    수 있다.

□ 기존의 마약 검출 과정은 모발, 혈액, 소변 등의 검체로부터 의심되는 마약 성분을 추출하고, 이를 가스/액체크로마토그래피-질량분석

    과정을 통해 약물을 분석하는 복잡한 방법이 사용된다. 검사 기간이 길고 실험실 단위의 큰 장비가 소요되며 숙련된 검사자가 필요하다는

    단점이 있다. 소변 내 마약을 검출할 수 있는 래피드 키트가 있긴 하지만, 단일 검사에 단일 성분만 검출이 가능하고 감도 또한 낮다.

ㅇ 운동선수의 경우, 금지약물 복용 여부를 확인하기 위해 혈액 및 소변을 통해 도핑테스트를 실시한다. 혈액은 운동 경기력 저하를 우려해

    기피되는 편이며, 소변은 검사자가 선수의 배뇨과정을 지켜봐야 해 인권문제가 발생할 여지가 있다. 올림픽과 같은 대형 스포츠 행사의

    경우 참가자 전수조사가 어려운 단점도 존재한다.

□ 연구팀은 인체 침습성이 없고 인권문제에서 비교적 자유로운 ‘땀’에 관심을 가졌다. 땀은 복용한 다양한 약물을 배출하지만 약물의

    배출량이 적어 검출을 위한 고감도의 센서 기술이 필요했다.

ㅇ 연구팀은 화학물질의 라만 신호를 1010배 이상 증폭 가능한 표면증강라만산란 기술을 고감도 센싱에 활용했다. 라만산란신호는 분자의

    고유 신호를 포함하고 있어 어떠한 약물이 배출되어도 직관적인 성분 식별이 가능하다.

□ 이와 동시에 연구팀은 유연하고 입을 수 있는 소재인 누에고치 단백질에 주목했다. 누에고치로부터 천연 단백질인 실크 피브로인

    ​(Silk fibroin)을 정제해 용액을 준비하고 이를 160나노미터(㎚) 두께의 필름 형태로 제작했다. 실크 피브로인 필름 위에 약물의 라만신호를

    증폭할 수 있는 은 나노선을 250나노미터(㎚) 두께로 형성해 피부에 부착할 수 있는 의료용 패치에 전사함으로써 입을 수 있는 광센서를

    제작했다.

ㅇ 이처럼 피부에 부착한 형태로 배출되는 땀을 흡수하게 하고 땀 속에 포함된 약물이 웨어러블 센서를 투과해 은 나노선에 도달하게 되면,

    ​외부에서 조사된 라만 레이저에 의해 센서의 탈착 없이 실시간으로 약물 존재여부를 확인할 수 있다.

□ 본 기술은 최근 유명인을 포함한 마약 유통 및 복용사태, 클럽 내 마약 거래, 운동선수들의 금지약물 복용 등 사회적 문제 해결을 위한

    수단으로 활용 가능하다. 생산가격이 개당 500원 이하이기 때문에 올림픽과 같은 대형 운동경기 시즌에 선수들의 도핑테스트

    전수조사에도 활용될 수 있다.

□ 연구책임자인 정호상 선임연구원은 “최근 마약 관련 범죄에서도 살펴볼 수 있듯이 우리나라는 더 이상 마약청정국이라고 볼 수 없다.”며,

    “본 기술이 상용화되면 그 동안 현장에서 마약 및 금지약물 복용 여부를 판단하는데 존재했던 기술적 한계를 극복하고, 비침습적 및 윤리적

    문제없이 약물 검출이 가능하게 해줄 것으로 기대된다.”고 말했다.

□ 본 연구성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국재료연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 세계적인 학술지인 에이씨

    에스 어플라이드 머테리얼즈 앤 인터페이시즈(ACS Applied Materials and Interfaces)에 2021년 1월 6일자로 게재됐다. 연구팀은 본

    기술과 관련한 국내 특허 등록을 완료했으며 미국 특허를 출원한 바 있다.

□ 또한 연구팀은 본 연구를 바탕으로 체내 약물뿐만 아니라 질병과 관련한 대사물질의 신속 분석이 가능한 웨어러블 헬스케어 센서 연구를

    활발하게 수행 중에 있다.