스티커처럼 말초신경에 이식 가능한 인공전자신경외피 개발
발행일 : 2020-08-24 17:52:23 | 기자

▲인공전자신경외피의 신경 신호 수집 및 전기자극 성능 (사진=성균관대학교 제공)

[메디컬투데이 박수현 기자]
성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 손동희 교수 연구팀은 KIST와 공동연구를 통해 자가결합 가능한 신축성 소재 기반의 적응형 인공전자신경외피를 개발했다고 24일 밝혔다.

기존의 커프형 인공전자신경외피는 말초신경에 부착돼 신경 신호 수집 및 전기자극 기능을 발휘하는 신경보철용 전자소자로 응용돼 왔다.

하지만 장기간 신경에 부착될 때 소재와 신경간의 물성차이로 인해 염증에 의한 섬유화가 급속히 진행되어 신경압박을 일으키게 되고, 결국 신경괴사를 초래한다.

또한 말초신경에 부착 시 수술 시간이 길고, 기계적 안정성이 낮아서 장기간 임상에 적용되기 어려웠다.

이에 연구팀은 생체적합성이 우수한 자가치유 소재 기반의 신축성 기판 및 전극을 이용해 인공전자신경외피가 말초신경에 스티커처럼 매우 쉽고 빠르게 고정될 수 있도록 했고, 이로 인해 수술시간이 대폭 감소 될 뿐 아니라 후유증도 줄어들게 했다.

또한 인공전자신경외피의 동적응력완화 특성은 장기간의 말초신경 압박 없이 안전하게 감각 신경 신호 측정과 운동 신경 유발이 가능하다.

적응형 인공전자신경외피를 쥐의 좌골신경에 이식한 후 6주 동안 외부의 기계적 자극을 달리해 기계적 자극의 수용기를 통해 감각신호의 세기를 성공적으로 구분할 수 있었다.

또한 말초신경에 이식한 7주 후에 전기자극을 하여 안정적으로 운동 신경 유발을 했다. 이러한 감각신호 수집 및 자극은 14주까지 가능했고, 전기자극은 최대 32주까지 가능했다. 특히 양방향 신경 신호 수집 및 전기자극 기능은 쥐가 마취가 깬 이후에도 안정적으로 유지됐다.

연구팀에서 개발한 이번 적응형 인공전자신경외피는 절단된 신경계를 인공적으로 연결하는 신경-대-신경 인터페이스로도 활용될 수 있음을 입증했다.

이러한 연구결과는 차세대 인공 신경보철 장치 개발 및 신경계 질환 재활 연구에 큰 혁신이 될 전망이다.

손동희 교수는 “이번 연구 성과는 기존의 신경 보철 분야의 한계를 극복 할 수 있는 새로운 패러다임의 신경인터페이스를 개발한 것으로 사람의 신경계의 재활을 위한 스마트 전자약 구현 가능성을 열었다”며 “향후 로봇이나 보철용 인공 신경계 네트위킹 기술의 초석이 될 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단기초연구사업, 정보통신기획평가원 정보통신․방송 기술개발사업, KIST 주요사업으로 수행됐으며, 국제 학술지 '네이쳐 커뮤니케이션'에 지난 21일 게재됐다.
ㆍ사업자등록번호:220-87-80439 ㆍ통신판매신고:서울강남-01106
ㆍ문의전화:02-554-9416 ㆍ팩스:0303-3443-9416 ㆍ서울특별시 동작구 동작대로 137 7층
Copyright ⓒ IMDOCTOR HOLDINGS All Rights Reserved