성균관대-KIST 공동연구진 네이처 자매지에 발표
스티커처럼 쉽게 신경에 붙일 수 있는 전자약이 국내에서 개발됐다. 말초신경에 달라붙어 신경신호를 감지하고 전기 자극을 줘 질병을 치료하는 데 쓸 수 있을 것으로 기대된다.
성균관대 전자전기컴퓨터공학과 손동희 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 바이오메디컬융합연구본부 윤인찬 본부장 공동 연구진은 “신축성 소재로 자가결합이 가능한 인공 전자 신경외피를 개발했다”고 24일 밝혔다.
인공 전자 신경외피는 말그대로 신경를 둘러싸는 전자소자이다. 일반적으로 전자약으로 불린다. 전자약(electroceutical)은 전자(electronic)와 약품(pharmaceutical)의 합성어로, 약물 대신 전기 자극으로 질병을 치료한다는 뜻이다.
연구진은 쥐의 좌골신경에 이번 전자약을 이식하고 6주 동안 감각신호의 세기를 성공적으로 구분할 수 있었다고 밝혔다. 또한 이식 7주 후에 전기 자극을 줘 인정적으로 운동 신경이 작동하도록 했다. 감각신호 수집과 자극은 14주까지 가능했고, 전기 자극은 최대 32주까지 가능했다고 연구진은 밝혔다.
◇생체적합 소재로 염증과 신경괴사 막아
전자약은 보통 쇄골 안쪽에 있는 미주신경(迷走神經)을 자극한다. 미주신경은 뇌와 인체의 모든 장기 사이를 오가며 신경 신호를 전달하는 통로이다. 전자약은 마치 통신망의 잡음을 제거하듯, 인위적인 전기 자극으로 잘못된 신경 신호를 교정해 치료 효과를 낸다.
하지만 전자약이 장기간 신경에 부착되면 염증이 생기면서 섬유화가 일어나고 결국 신경괴사를 초래한다. 또한 말초신경에 전자약을 부착하면 수술 시간이 길고, 기계적 안정성이 낮아서 장기간 임상에 적용되기 어려웠다.
성균관대-KIST 공동 연구진은 생체적합성이 우수한 소재로 전자약을 이룰 신축성 기판과 전극을 만들었다. 이렇게 만든 인공 전자 신경외피는 말초신경에 스티커처럼 쉽고 빠르게 고정된다.
처음에 전자약은 신경을 둘러싸면서 압박을 한다. 하지만 이번 전자약은 스스로 모양을 바로 잡아 신경을 누르지 않고 둘러싼다. 덕분에 수술시간이 대폭 감소 될 뿐 아니라 후유증도 줄어든다고 연구진은 밝혔다.
연구진은 또 이번 인공 전자 신경외피가 절단된 신경계를 연결하는 신경-대-신경 인터페이스로도 활용될 수 있음을 입증했다. 이러한 연구결과는 차세대 인공 신경보철 장치 개발과 신경계 질환 재활 연구에 큰 혁신이 될 전망이다.
손동희 교수는 “이번 연구 성과는 신경계의 재활을 위한 스마트 전자약 구현 가능성을 열었다”며 “향후 로봇이나 보철용 인공 신경계 네트위킹 기술의 초석이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 지닌 21일 국제 학술지인 ‘네이쳐 커뮤니케이션’에 게재됐다.
August 24, 2020 at 09:59AM
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스타키처럼 신경에 붙이는 전자약 개발 - 조선일보
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