MIT의 밴드패스 라만 분광법으로 손가락을 찌르지 않고 혈당을 측정할 수 있을까?

기본 정보

제목: Band-Pass Raman Spectroscopy Unlocks Compact Point-of-Care Noninvasive Continuous Glucose Monitoring
저자: MIT Laser Biomedical Research Center 연구팀
저널: Analytical Chemistry
출판연도: 2025
DOI: 10.1021/acs.analchem.5c01146
근거 수준: 탐색적 임상 연구 (소규모 건강인 대상)
URL: doi.org

MIT 연구진은 20년 이상의 라만 분광법 연구를 기반으로, 포도당 측정에 필요한 스펙트럼 밴드를 3개로 압축하는 밴드패스 접근법을 개발했다. 이를 통해 기존 대형 장비를 신발 상자 크기로 소형화하는 데 성공했으며, 건강한 자원자 대상 임상 테스트에서 상용 CGM과 유사한 측정값을 확인했다.

1. 이 연구는 왜 필요했을까

라만 분광법은 포도당의 고유한 분자 진동을 감지할 수 있어 비침습 혈당 측정의 유망한 기술로 오랫동안 연구되어 왔다. MIT의 LBRC는 2010년에 이미 라만 분광법으로 비침습 혈당 측정이 가능함을 시연한 바 있다. 그러나 기존 시스템은 약 1,000개 밴드의 전체 라만 스펙트럼을 분석해야 하여 장비가 크고 비용이 높았다.

핵심 혁신은 포도당 측정에 3개의 핵심 밴드만으로 충분하다는 발견이다. 포도당 신호 1개와 배경 측정 2개만 분석하면 장비를 극적으로 소형화할 수 있다.

이 접근법은 라만 분광법의 정확도를 유지하면서도 휴대용, 나아가 웨어러블 형태로의 전환을 가능하게 하는 핵심 돌파구였다.

2. 어떻게 연구했을까

연구진은 밴드패스 라만 분광법이라는 새로운 접근을 적용하여, 근적외선 빛을 피부에 조사하되 입사각과 수집 각도를 다르게 설정하여 불필요한 배경 신호를 효과적으로 제거했다. 이를 통해 미약한 포도당 라만 신호를 다른 조직 분자 신호로부터 분리할 수 있었다.

MIT에서 건강한 자원자를 대상으로 4시간에 걸친 임상 테스트를 수행했다. 참여자는 두 차례 고당음료를 마시고, 5분 간격으로 기기 측정을 진행했다. 각 측정은 30초 남짓 소요되었으며, 참여자가 동시에 착용한 2개의 상용 침습적 모니터와 결과를 비교했다.

3. 무엇을 발견했을까

밴드패스 라만 기기의 측정값은 두 상용 침습적 모니터와 매우 유사한 패턴을 보였다. 포도당 음료 섭취 후 혈당 상승과 하강 곡선이 일치하여, 비침습 연속 혈당 추적의 타당성이 확인되었다.

3개 밴드만 분석하는 접근은 장비를 약 1,000배 단순화하면서도 임상적으로 의미 있는 수준의 혈당 측정을 가능하게 했다.

연구진은 이미 더 소형화된 프로토타입(스마트폰 크기)을 개발하여 MIT Clinical and Translational Research Center에서 건강인 및 당뇨 전단계 자원자를 대상으로 웨어러블 테스트를 진행 중이며, 시계 크기로의 추가 소형화도 진행하고 있다.

4. 우리 서비스에 어떻게 쓸까

제품 기능

이 기술이 시계 크기로 소형화되면, 웨어러블 앱에서 실시간 비침습 혈당 트렌드를 표시하는 기능을 구현할 수 있다. 초기 캘리브레이션 후 연속 추적하는 "한 번 측정, 이후 추적" 모델에 이상적인 하드웨어 플랫폼이 될 수 있다.

콘텐츠 활용

"MIT가 20년 연구 끝에 완성한 비침습 혈당 기술"
"빛 3가지만으로 혈당을 읽다: 밴드패스 라만 분광법의 혁신"

적용 시 주의사항

아직 건강인 소수를 대상으로 한 개념 검증 단계이므로, "연구 초기 단계에서 비침습 혈당 측정 기술의 가능성이 시연되었습니다" 수준의 표현이 적절하다. 당뇨 환자 대상 대규모 임상 연구는 아직 계획 단계다.

5. 한계점

현재까지의 임상 테스트가 건강한 자원자 소수에 한정되어 있어, 당뇨 환자나 다양한 피부 톤에서의 성능은 검증되지 않았다. 연구진도 다양한 피부 톤에서의 정확도 확보를 향후 과제로 언급했다.

웨어러블 프로토타입이 개발되었지만 아직 대규모 임상 검증 단계에 이르지 못했다. 기기 소형화 과정에서 광학 성능이 저하될 가능성이 있으며, 일상 환경의 움직임과 온도 변화가 측정에 미치는 영향도 확인이 필요하다.

마무리

MIT의 밴드패스 라만 분광법은 비침습 혈당 측정 기기의 소형화라는 핵심 과제에서 의미 있는 돌파구를 제시했다. 20년 이상의 기초 연구가 뒷받침하는 만큼, 웨어러블 형태로의 전환이 실현되면 캘리브레이션 기반 비침습 혈당 추적 서비스의 물리적 구현 가능성을 열 수 있다.