몸 안에 오래 심어도 변함 없는 신경전극…식물인간도 깨워

↑ 불소계 유연 신경 전극 개발과 전임상 평가에 참여한 원광대 기초의학팀과 ETRI 연구진. 뒷줄 왼쪽부터 김민선 원광대 교수, 구 호 원광대 박사, 김용희 ETRI 책임연구원. 앞에 앉아 있는 사람은 정상돈 ETRI 시냅스소자창의연구실장. [자료제공 = ETRI]

몸 안에 오래 있어도 변치 않는 신경전극이 개발됐다. 생체에 심는 혈당 센서, 유연한 웨어러블 센서, 장애인을 위한 신경 보철 등에 활용될 전망이다.
19일 한국전자통신연구원(ETRI)은 화학적 내구성이 뛰어나고 수분 흡수가 없어 몸 속에서도 부식되지 않는 신경자극을 개발했다고 밝혔다. 생체 친화적인 금과 불소계 고분자로 구성됐다. 이 신경자극은 생체 내에서 다양한 체액이나 물에 닿더라도 형태가 변치 않는다. 장기간 안정적으로 뇌 신경 신호를 측정하고 전기 자극을 줄 수 있다는 얘기다. 최근 미국에서는 손상된 뇌 신경에 이 같은 전극을 심고 1개월간 전기 자극을 줘 식물인간을 깨어나게 하기도 했다.
뇌 신경이 손상된 환자를 정상으로 돌리려면 대뇌 피질에 삽입한 전극으로 지속해서 전기신호를 보낼 수 있어야 한다. 그런데 실리콘을 기판으로 하는 전극은 기계적 강도는 강하지만 생물학적 거부반응을 유발했다. 반대로 고분자를 기판으로 하는 전극은 생물학적 거부반응은 적지만, 금속 전극을 붙이기 어렵고 생체에서 부식되는 문제가 있었다.
연구팀은 수분을 거의 흡수하지 않는 불소계 고분자 필름과 금 전극을 접착시켰다. 이를 통해 불소계 고분자 필름으로 보호된 직경 100㎛(마이크로미터)의 16채널 금 신경전극을 만들었다. 그 결과, 새롭게 만들어진 신경 전극은 섭씨 70도의 진한 질산에 1시간 이상 담가도 부식되지 않는 것으로 나타났다.
연구팀은 이 신경전극이 뇌 질환자 기능 회복 장비, 극한환경에 필요한 화학 센서 등에도 적용될 것으로 기대하고 있다. 화학적 내구성도 뛰어난 만큼 팔·다리 절단 환자와 인공 망막 사용 환자에게도 효과가 있을 수 있다.
정상돈 ETRI 시냅스소자창의연구실장은 "전임상 시험을 통해 장기간 생체안전성과 내구성을 검증한 뒤 임상에 적용할 예정"이라며 "관련 기술은 국내외 뇌 분야 실용화에 이바지할 것"이라고 말했다.
이번 연구는 미국화학회 '응용 재료 및 인터페이스'(ACSAMI)에 실렸다.
[김윤진 기자]