광주과학기술원(GIST)은 이재영 신소재공학부 교수팀이 주사로 주입해 상처 등 부작용을 최소화하고 수명을 조절할 수 있는 생체 이식형 전도성 수화젤 전극을 개발했다고 20일 밝혔다.
전도성 수화젤은 수화젤 골격 고분자와 전도성 물질을 섞어 제작한다. 전기적 특성이 우수하고 부드러우면서 유연해 세포 지지체, 전자 소자, 생체 전극 등으로 다양하게 활용할 수 있다.
이 교수팀은 클릭 화학 반응을 사용해 생체전극을 주입할 수 있는 주사형 전도성 수화젤을 개발했다. 생분해성은 수화젤 고분자 골격 종류에 따라 분해 정도를 조절했다. 분해성 수화젤은 주입 직후에는 고감도로 근전도를 실시간으로 측정할 수 있고 체내에서 분해된 후에는 신호가 측정되지 않았다. 7일내 완전히 분해된다. 비분해성 수화젤은 구조적 안정성을 유지하고 체내에서 오랫동안 변하지 않고 남아 있어 최대 3주간 생체 전극으로 사용 가능하다.
연구팀이 개발한 생체 이식형 수화젤 전극은 절개없이 주사로 주입함으로써 감염 위험 등 부작용을 최소화하고 분해 속도를 조절해 전극 수명을 제어할 수 있다. 정밀한 생체 신호를 측정하고 파킨슨병 치료를 위한 심부 뇌 자극, 만성 통증 완화를 위한 척수 자극, 생리적 신호를 실시간 모니터링해 특정 조직에 표적 약물을 전달하는 복합형 전극 등으로 활용할 수 있다. 기존 이식형 생체 전극은 절개 시술시 상처·감염 등 부작용이 생기고 쉽고 금·백금과 같은 전도성 생체재료는 이식·제거 시 수술이 필요하고 자칫 조직 손상이나 염증 위험성이 컸다.
이재영 교수는 “새로 개발한 생체 이식형 수화젤 전극은 절개 없이 주입할 수 있고 생체 근전도 신호를 3배 이상 높은 감도로 측정할 수 있다”면서 “향후 금속 기반 전극을 대체해 인체에 활용할 수 있도록 더욱 효율적인 생체 이식형 전극이나 조직 재생 스마트 전극을 개발하겠다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단-나노 및 소재기술개발사업과 한국연구재단 기초연구실사업 지원으로 이뤄졌다. 재료 분야 국제 학술지인 '스몰(Small)' 온라인에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
