목적: 비침습적 혈당 분석은 환자의 편의와 감염에 대한 안전성을 위하여 요구된다. 본 연구에서는 금 나노입자의 합성과 응집반응을 활용하여 누액 내 글루코오스의 농도를 정량적으로 분석하고, 이를 종이 미세유체 장치에서 구현하고자 하였다.
방법: 종이 미세유체 장치는 얇은 필터 종이 위에 3mm 직경의 친수성 영역을 형성하는 왁스패턴을 인쇄하여 제작되었다. 완성된 종이 미세유체 장치 위에 염화금 용액 4μl과 누액의 생리적 농도의 글루코오스 용액 5μl를 차례로 떨어뜨려 건조시켰다. 글루코오스 용액이 건조 되면, 개시제(Sodium hydroxide, 60mM)와 발색강화제(Sodium chloride, 100mM)가 포함된 용액 5μl을 떨어뜨려 테스트 영역을 발색시켰다. 테스트 영역의 색상 값은 붉은 색과 노란색의 비율로 환산하여 분석하였다.
결과: 테스트 영역은 글루코오스 농도가 증가함에 따라서 옅은 노란색에서 분홍색으로 변하였다. 또한 농도가 증가함에 따라, 비색분석의 R/Y 비율 값은 선형으로 증가하였다. 이는 글루코오스에 의하여 금 이온이 금 나노입자로 환원됨을 의미한다. 글루코오스의 각 농도에 대한 SEM 이미지를 보면, 글루코오스 농도가 증가함에 따라 종이 표면에 더 많은 금 나노 입자가 흡착된 것을 볼 수 있다. 흡착된 금 나노입자는 20–50nm 직경의 붉은색을 띄는 형태로 형성되었다. 카오트로픽 이온의 첨가는 금 나노입자의 응집을 촉진하여, 보다 진한 발 색양상을 나타내었다. 카오트로픽 이온이 적용된 글루코오스의 분석은 높은 신뢰도 (R² >0.95)를 나타내었다.
결론: 본 연구는 글루코오스와 이온성 요인들에 의해서 금 나노입자가 합성, 응집되는 원리를 이용하여 누액 내에 존재하는 글루코오스의 양을 판정하였다. 이 글루코오스 정량 검출 방법은 기존의 검출 기법과는 다른 새로운 검출 전략으로, 현재 바이오센서 분야에서 각광 받고 있는 금속 나노입자가 활용되었다. 또한 적은 양의 체액을 대상으로 하기 때문에 경제 적인 비색분석으로 활용될 수 있다.

• 김혁중(서울과학기술대학교 안경광학과)
• 노혜란(서울과학기술대학교 의공학 바이오소재 융합협동과정)