< (왼쪽부터) 바이오및뇌공학과 전재훈 박사과정, 바이오및뇌공학과 정기훈 교수, 분당서울대학교병원 우세준 교수 >

지구에서는 고개를 젖히고 안약 한 방울을 눈에 떨어뜨리면 되지만, 중력이 거의 없는 우주에서는 이마저 쉽지 않다. 액체가 아래로 떨어지지 않아 일반적인 방식으로 안약을 넣기 어렵기 때문이다. 우리 대학 연구진이 우주에서도 사용할 수 있도록 중력에 의존하지 않고 안약을 눈에 전달하는 착용형 패치를 개발했다.

< 무중력 환경에서 사용하기 위한 부착형 안약 전달 패치 (좌), 구조 (중앙) 및 사진 (우) >

우리 대학은 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 분당서울대학교병원 우세준 교수 연구팀과 공동으로, 우주 환경의 제약을 고려한 웨어러블 안약 전달 패치를 개발했다고 21일 밝혔다.

장기간의 우주 탐사에서는 우주인이 의료진의 직접적인 도움 없이 건강을 관리할 수 있는 기술이 중요하다. 특히 우주에서는 미세중력의 영향으로 체액이 머리 쪽으로 이동하면서 눈의 구조와 시각 기능에 변화가 나타날 수 있다. 그러나 지구에서 사용하는 일반적인 점안 방식은 안약 방울이 중력에 의해 떨어지는 원리에 의존해 우주에서 그대로 사용하기 어렵다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 액체가 흐르는 미세한 통로와 화학반응으로 압력을 만드는 장치를 하나의 유연한 패치에 결합했다. 패치를 착용하고 작동 부위를 누르면 내부에서 발생한 기체의 압력이 안약을 눈으로 전달하는 방식이다.

작동 원리는 비타민 C와 베이킹소다의 반응에 있다. 비타민 C인 아스코르빈산과 베이킹소다의 주성분인 탄산수소나트륨이 물과 만나면 이산화탄소 기체가 발생한다. 이때 생기는 압력이 미세한 통로를 따라 안약을 밀어낸다. 중력으로 안약을 떨어뜨리는 대신 패치 내부에서 만든 압력을 이용하는 것이다.

화학반응이 일어나는 공간과 안약이 담긴 공간 사이에는 기체는 통과시키고 액체는 차단하는 필터를 배치했다. 반응 물질과 안약이 섞이지 않도록 분리하면서 기체의 압력을 전달하는 구조다. 외부 펌프나 전기 구동 장치가 필요 없어 장비 사용이 제한되는 환경에서의 활용을 기대할 수 있다.

연구팀은 중력 방향을 달리한 조건에서도 패치가 일정한 안약 방출 성능을 유지하는 것을 확인했다. 사람이 패치를 착용한 상태에서 진행한 평가에서도 일반적인 점안 방식과 유사한 수준의 약물 전달 성능을 보였다. 이를 통해 중력 방향에 구애받지 않는 안약 전달 방식의 가능성을 확인했다.

< 제작한 패치의 약물 전달 성능 검증을 위한 사람 대상 실험 결과 >

이번 연구는 우주 환경에서 스스로 안약을 넣을 수 있는 개인용 약물 전달 기술을 제시했다는 데 의미가 있다. 다만 이번 성과는 중력 방향을 달리한 실험과 인체 착용 평가를 통해 확인한 것으로, 실제 우주 환경에서의 사용 가능성은 후속 검증이 필요하다.

활용 범위는 지상으로도 넓어질 수 있다. 파킨슨병 환자처럼 손떨림이 있거나 신체적 제약으로 안약 용기를 눈에 맞춰 조작하기 어려운 사람들에게도 점안을 돕는 수단이 될 것으로 기대된다.

< 연구 이미지 (AI 생성) >

정기훈 교수는 “이번 연구에서 개발한 유연 안약 주입 패치는 별도의 복잡한 장비 없이 약물을 전달할 수 있는 웨어러블 플랫폼으로, 향후 우주의학을 비롯한 다양한 환경에서의 의료 기술로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구에는 KAIST 바이오및뇌공학과 전재훈 박사과정 학생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘센서스 앤 액추에이터스 B: 케미컬(Sensors and Actuators B: Chemical)’에 10월 7일 온라인 게재됐다.

※ 논문명: Wearable self-instillation microfluidic eyedrop patch for space medicine, DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.140885
※ 시연 영상 링크： https://drive.google.com/file/d/13ELQ9Yi6aI7DwNv6HM3dR1AELzxZ9eyF/view?usp=sharing

이번 연구는 한국형 ARPA-H (RS-2024–00512384), 중견연구사업 (RS-2025–00523089), 소재부품개발사업 (RS-2024-00432381)의 지원을 받아 수행됐다.

출처 : https://researchnews.kaist.ac.kr/researchnews/html/news/?mode=V&mng_no=68410