국내 연구팀이 약물 전달과 동시에 뇌 신호 측정이 가능한 3차원 유연 뇌-기계 인터페이스 기술이 개발했다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 김소희 로봇공학전공 교수 연구팀이 3차원 구조 마이크로니들 어레이형 뇌 전극에 약물 전달 기능을 탑재한 유연성 다기능 뇌-기계 인터페이스 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 향후 장기간 이식이 필요한 뇌질환 치료용 전극으로 활용 가능할 것으로 기대된다.
마이크로니들은 마이크로미터(㎛) 직경을 갖는 바늘 형상 구조물이다. 기존 마이크로니들이 포함된 어레이 형태 전극은 단단한 실리콘과 유리를 기반으로 만들어져 유연성이 없었다. 또 마이크로니들 어레이 재료적 특성과 3차원 구조물이라는 형태적 특징 때문에 약물 전달 기능이 함께 구현된 바가 없었다.
연구팀은 여러 개 마이크로니들이 유연한 폴리머 플랫폼으로 지지되고 있는 3차원 전극 기술을 기반으로 유연한 폴리머 케이블에 유체 채널을 집적했다. 이를 통해 전기적 신호 전달과 화학적 약물 전달 두 가지 기능을 동시에 할 수 있는 다기능 케이블 및 연결기술을 개발했다. 다기능 케이블과 3차원 전극을 결합, 약물 전달과 동시에 뇌 신호 측정과 전기적 자극이 가능한 다기능 유연 뇌 인터페이스 구현이 가능해진 것이다.
이 기술을 활용하면 약물 전달 채널을 통해 항염증 약물을 전극이 있는 곳에 정확하게 전달할 수 있다. 이로 인해 뇌-기계 인터페이스 기술과 같이 장기간 뇌에 이식된 채로 사용해야 하는 전극 수명 연장이 가능할 것으로 기대된다.
김소희 교수는 “약물 전달 채널을 통해 화학적 방식으로 뇌를 자극함과 동시에 뇌 신호 측정이 가능하다”며 “혈관-뇌 장벽을 거치지 않고 약물을 직접 뇌세포에 전달, 뇌질환 치료용 약물의 약효 검증도 가능해 치료제 개발에 활용 가능할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 '뇌과학원천기술개발사업'의 지원으로 수행됐으며, 한국기계연구원 의료지원로봇연구실의 강유나 박사가 제1저자로, DGIST 로봇공학전공 김소희 교수가 교신저자로, DGIST 뇌인지과학전공 최한경 교수가 공저자로 참여했다. 연구 결과는 최근 국제학술지 '마이크로시스템 앤 나노엔지니어링'에 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
