나노 섬유 기반 신경 전극 개발 美 화학 학회 학술지 게재 " 신경 계 장애 인 치료 에 활용 이식 용 디바이스 업그레이드 "■ KIST 뇌 과학 연구소 공동 연구 잉크젯 프린팅 방식 으로 제작 한 다공성 나노 섬유 기반 신경 전극 개념 도 . 최근 국내 연구 진이 장기간 신경 자극 에 의해 발생 하 는 신경 신호 를 기록 할 수 있 는 효율 적 인 생체 이 식형 신경 전극 을 개발 해 눈길 을 끌 고 있 다 . 이 기술 은 신경 장애 치료 를 위한 목적 으로 사용 되 는 신경 전극 기반 신경 신호 감지 · 제 어 시스템 연구 에 도움 이 될 전망 이 다 . 이수현 한국 과학 기술 연구원 ( KIST ) 뇌 과학 연구소 바이오 마이크 로 시스템 연구 단 박사 팀 은 권일근 경희대 치과 재료 학교 실 교수 팀 , 도선 희 건국대 수 의 과대 교수 팀 과 공동 연구 를 통해 스펀지 형태 의 다공성 나노 섬유 구조 체 표면 에 은 나노 입자 를 잉크젯 프린팅 방식 으로 전사 한 신경 전극 개발 에 성공 했 다 . 연 구진 은 이번 에 개발 한 생체 이 식형 전극 이 말초 신경 계 의 신경 신호 를 장기간 안정 적 으로 측정 할 수 있 다고 밝혔 다 . 기존 중추 신경 계 와 말초 신경 계 관련 신경 치료 에서 는 생체 신경 신호 의 측정 이나 자극 이 가능 한 이 식형 신경 전극 을 삽입 하 는 치료 방법 이 주목 받 았 다 . 주로 척추 손상 환자 의 재활 과 치료 , 시신경 자극 을 통한 인공 시각 구성 , 정신 적 질환 치료 를 위한 뇌 심부 자극 술 등 치료 · 재활 에 폭넓 게 활용 됐 다 . 하지만 대부분 이 식형 신경 전극 은 실리콘 이나 고분자 필름 을 하부 구조 로 만들 어 물질 투과성 이 낮 고 체내 에 이식 된 후 신경 에 충분 한 영양소 와 산소 공급 이 힘들 었 다 . 특히 신경 조직 에 비해 상대 적 으로 기계 적 강도 가 높 아 이식 부위 에 기계 적 부조 화 에 따른 상처 가 발생 하 기 쉬웠 다 . 아울러 체내 에서 이 물 반응 에 의한 염증 으로 신경 전극 이 주변 조직 과 차단 돼 장기간 신경 신호 검출 이 어렵 다는 한계 가 있 었 다 . 이 에 연구 팀 은 염증 억제 와 장기간 미세 신경 신호 를 검출 하 기 위해 신경 전극 의 유연 성 과 물질 투과성 을 크 게 향상 시키 면서 전기 적 으로 높 은 감도 를 갖 는 신경 전극 을 개발 했 다 . 기존 신경 전극 에 비해 월등히 향상 된 유연 성 과 투과성 을 갖 기 위해 나노 섬유 ( 폴리 이미드 ) 를 이용 해 신경 전극 의 하부 구조 를 만들 고 그 위 에 은 나노 입자 를 잉크젯 프린팅 방식 으로 전사 ( 패 터닝 ) 했 다 . 전사 된 은 나노 입자 위 에 전기 적 인 성능 을 개선 하 기 위해 전도성 고분자 를 전기 중합법 에 따라 증착 시켰 다 . 이렇게 제작 된 신경 전극 은 체내 이식 후 신경 조직 을 검사 한 결과 신경 변형 이나 위축 등 아무런 손상 이 발생 하 지 않 은 것 이 확인 됐 다 . 전기 적 신호 감도 가 뛰어난 동시 에 장기간 안정 적 인 신경 신호 기록 이 가능 한 신경 전극 이 탄생 한 것 이 다 . 연 구진 은 실험 용 쥐 의 좌골신경 에 이식 된 신경 전극 을 바탕 으로 주기 적 인 신경 신호 검출 특성 을 분석 한 결과 신경 신호 감도 가 뛰어날 뿐 아니 라 동시 에 오랜 기간 안정 적 인 신경 신호 모니터링 기능 을 유지 하 는 것 을 확인 했 다 . 이 식 된 유연 신경 전극 이 기존 신경 과 기계 적 으로 도 잘 결합 되 고 신경 전극 의 물질 투과성 도 향상 됐 기 때문 에 원활 한 산소 · 영양분 공급 이 이뤄졌 다 . 이러 면 신경 손상 이 최소 화 한다 . 이번 에 개발 된 기술 을 이용 하 면 각종 신경 자극 과 재생 을 위한 생체 내 이식 소자 의 생체 적합 성 이 향상 될 전망 이 다 . 이 를 통해 각종 이식 용 디바이스 기능 까지 한층 업그레이드 될 것 으로 기대 되 고 있 다 . 이수현 박사 는 " 이번 연구 로 개발 된 신경 전극 은 장기간 에 걸친 뛰어난 생체 적합 성 을 검증 받 아 중추 · 말초 신경 계 손상 의 신경 계 장애 인 을 치료 할 수 있 는 안정 적 인 신경 신호 검출 과 기록 이 가능 하 다 " 며 " 각종 체내 삽입 형 소자 의 생체 적합 성 을 향상 시키 는 데 도 적용 할 수 있 다 " 고 말 했 다 . 이번 연구 결과 는 미국 화학 학회 ( ACS ) 에서 발간 하 는 나노 분야 국제 학술지 ' ACS 나노 ' 에 도 게재 됐 다 . ■ < 용어 설명 >▷ 신경 전극 ( Nerve Electrode ) : 신경 세포 나 조직 으로부터 신경 신호 를 기록 하 거나 자극 하 는 데 활용 되 며 신경 세포 와 전자회로 를 연결 해 주 는 역할 을 한다 . 주로 중추 · 말초 신경 에 이 식해 치료 · 재활 에 활용 된다 . 신경 신호 취득 방식 에 따라 세포 내형 전극 과 세포 외형 전극 으로 구분 된다 . [ 서진우 기자 ] [ 매일경제 공식 페이스북 ] [ 오늘 의 인기 뉴스 ] [ 매경 프리미엄 ] [ ⓒ 매일 경제 & mk . co . kr , 무단 전재 및 재 배포 금지 ]