요약
생체이식 후에도 영구적으로 작동하는 뇌파 측정 센서가 개발됐습니다. 해당 센서를 뇌에 이식한 후 1,000개가 넘는 전극에서 고해상도 뇌파를 측정하는 데 성공했습니다. 이를 통해 뇌, 심장 관련 난치병 질환의 원인 분석 및 획기적인 치료가 가능할 전망입니다.
성균관대학교 전자전기공학부 원상민 교수 연구팀이 예상 수명이 70년을 넘는 영구삽입형 뇌파 측정 센서를 개발했다고 밝혔습니다. 연구팀은 해당 센서를 뇌에 이식한 후 1,000개가 넘는 전극에서 고해상도 뇌파를 측정하는 데 성공했습니다. 본 연구는 연세대학교 유기준 교수, 미국 듀크대학 Jonathan Viventi 교수, 노스웨스턴대학 John Rogers 교수와 국제 공동으로 진행됐습니다. 해당 연구는 <Science Translational Medicine>에 게재됐습니다.
생체삽입형 소자, 한계 극복하다
뇌에 직접 삽입해 다양한 자극을 주거나 명확한 뇌파를 측정할 수 있는 생체삽입형 소자가 최근 주목받고 있습니다. 그러나 기존 소자의 전극 개수(100여 개)는 뇌파의 근원지인 뉴런의 개수(100억 개 이상)보다 현저히 적어 제한된 정보만을 얻을 수 있었습니다. 또한 단단하고 부피가 커서 부드럽고 곡면구조의 뇌의 계면과 결합하는 데 한계를 보였습니다.
유연하고 신축성이 있는 재료 기반의 소자를 이용하면 뇌의 곡면구조와 결합하는 데 유리할 수 있으나 많은 전극의 개수를 가지는 복잡한 회로는 생체 삽입 후 체액의 침투로 인해 쉽게 고장을 일으키기 쉬워 삽입형 고해상도 뇌파 센서는 난제로 여겨졌습니다.
본 연구에서는 생체이식 후 영구적으로 고해상도 뇌파 측정이 가능한 유연 전자소자를 최초로 개발했으며 영장류인 원숭이 뇌에 삽입 후 다양한 환경에서 뇌파의 변화를 측정했습니다. 특히 얇은 박막 구조의 이산화규소 보호막은 결함 없이 체액의 침투로부터 소자를 완벽하게 보호해 뇌파 센서는 고장 없이 70년 이상의 삽입 수명을 가질 수 있었습니다.
해당 기술은 지금까지 뇌과학 연구에서 난제로 여겨졌던 생체삽입형 초고해상도 유연 소자의 영구적인 작동을 세계 최초로 구현했습니다. 이를 통해 뇌, 심장 관련 난치병 질환의 원인 분석 및 획기적인 치료가 가능할 전망입니다. 또한 뇌 관련 연구 및 미래 산업 발전에도 큰 영향을 끼칠 것으로 예상됩니다.
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