[IT비즈뉴스 최태우 기자] 국내 연구진이 생체 내에 전극을 넣어도 부식 등 변함없이 장기간 신경신호를 측정하고 세포에 효율적으로 전기 자극을 줄 수 있는 유연한 신경전극 개발에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 화학적 내구성이 뛰어나고 수분흡수 및 투과가 없으며 생체친화적인 금(Au)과 불소(F)계 고분자로만 구성된 신경전극 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 성과는 미국화학회가 발간하는 응용 재료 및 인터페이스(ACSAMI) 논문에 게재됐다.

연구진은 이번에 개발한 신경전극은 화학적 부식요소가 없어 다양한 물질로 구성된 체액에서 장기간 삽입시 안정성을 지니며 이를 통해 안정적인 뇌 신경신호를 검출하고 신경조직 자극도 지속적으로 가능하다고 설명했다.

실리콘(Si)을 기판으로 하는 전극은 기계적 강도가 강한 대신 생물학적으로 거부반응이 심한 문제점이 있다. 반면에 유연한 고분자를 기판으로 하는 전극은 생물학적 거부 반응은 적지만 고분자 기판과 금속 전극 간 접합에 어려움이 있었다.

특히 통상 크롬(Cr)과 티타늄(Ti)과 같은 접착층이 사용되는데 이들 접착층은 생체에서 부식되는 문제가 있어 왔다.

연구진은 문제를 해결하기 위해 흡습성이 거의 없는 불소(F)계 고분자 필름을 플라즈마 처리하여 금(Au)전극과 접착률을 향상시켰다. 또 플라즈마 처리된 불소계 고분자 필름을 녹는점 이하에서 열압착해 불소계 고분자간 화학적 결합을 통해 접착력도 키웠다.

이를 통해 불소계 고분자 필름으로 보호된 전극의 직경이 100㎛인 16채널 금 신경전극을 제작했다. 연구진은 이번에 개발된 유연 신경전극을 섭씨 70의 진한 질산에 1시간 이상 담가도 부식되지 않는 화학적 안정성을 확인했다고 강조했다.

정상돈 ETRI 시냅스소자창의연구실장은 “향후 전임상(前臨床) 시험을 통해 장기간 생체적합성 확인 후 임상에 적용할 계획"이라며 "관련 기술의 보급은 국내외 뇌 기능의 이해 증진 등 실용화에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

ETRI는 이 전극이 생체 삽입용 혈당 센서, 착복형 유연 센서, 사지절단 장애인을 위한 신경보철 보급, 뇌질환자의 기능 회복을 통한 고령화 대응, 웨어러블 센서 및 극한환경에서 내구성이 요구되는 화학 센서 등에 널리 적용될 것으로 예상하고 있다.

특히 연구진은 화학적 내구성이 뛰어나 생체 내 지속적으로 전극을 삽입하고 살아야 하는 팔, 다리 절단 환자, 인공망막 사용 환자들에게 향후 효과적일 것이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 정부출연금사업과 뉴로모픽 소자 응용기술 개발 사업 지원으로 진행됐다.