눈물은 소금물보다 훨씬 복잡한 액체다. 사람의 눈물에는 탄수화물, 단백질, 염분 등 다양한 성분이 들어있어 눈물의 점성을 만들고, 안구를 촉촉하게 유지해준다. 이런 눈물의 특성이 어떻게 만들어지는지 알 수 있다면, 안구건조증 환자들이 사용하는 인공눈물과 안약의 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 후안 베가 스페인 물질구조연구소 연구원팀은 눈물 속 히알루론산의 농도와 분자 크기가 인공눈물의 점성과 이완 시간에 미치는 영향을 알아봤다.
눈물처럼 작은 힘에도 쉽게 변형되는 물질을 흔히 유체라 부른다. 유체에 외력을 가하면 힘에 저항하는 응력이 발생해 유체의 형상이 변화하고 시간이 지나면 응력이 완화돼 변형이 멈춘다. 이때 응력이 완화되는 시간을 이완 시간이라고 한다. 이완 시간이 짧으면 순수한 액체에 가깝고, 길면 고체와 비슷한 성질을 띤다.
연구팀은 건강한 사람의 눈물과 10가지 인공눈물을 동적광산란(DLS) 기술을 사용해 분석했다. DLS 기술은 액체나 기체 속 미세한 입자들이 불규칙하게 운동하는 현상인 브라운 운동을 활용한다. 액체에 빛을 쏴 운동하는 입자가 어떻게 레이저 광을 산란하는지 분석한다.
분석 결과 사람의 눈물은 보습 작용을 하는 다당류인 히알루론산이 0.1% 함유된 인공눈물과 점성이 비슷했다. 다만 이완 시간은 해당 인공눈물보다 실제 눈물이 10배 더 길었다. 인공눈물에 포함된 히알루론산의 농도가 높을수록 점성이 커지고 이완 시간은 길었다.
베가 연구원은 “눈물의 점탄성 특성을 이해하는 것은 인공눈물에 원하는 질감, 안정성과 흐름을 형성하는 데 도움이 된다”며 “인공눈물을 맞춤화해 자연스러운 눈물을 흉내낼 수 있을 것”이라고 설명했다. 이 연구는 ‘유체물리학 저널’ 7월 11일자에 게재됐다. doi: 10.1063/5.0152482
