중독·파킨슨병 치료 가능한 무선 충전 뇌이식장치 나왔다

전원 무선충전+스마트폰 앱으로 뇌신경 조절 가능
광유전학 실험은 물론 중독, 퇴행성뇌질환 치료에도 응용 가능

[서울신문]

뇌 이식용 무선 충전 및 조절 장치 - 카이스트 제공

국내 연구진이 오랫 동안 배터리 교체 없이 스마트폰으로 뇌 신경회로를 조절할 수 있는 장치를 개발했다.

카이스트 전기및전자공학부, 연세대 의대 공동연구팀은 동물을 이용해 장기간 뇌 기능 연구를 해야할 때나 중독 같은 정신질환, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환치료에도 적용할 수 있는 무선 충전 가능한 광(光)유전학 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 실렸다.

광유전학은 빛을 이용해 특정 신경세포만 제어할 수 있는 기술로 현재는 뇌기능 연구에 많이 활용되고 있는데 각종 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기존 광유전학 기술은 외부 장치와 연결된 광섬유를 뇌에 이식해 신경세포에 빛을 전달하는 방식이었다. 문제는 유선 방식의 광유전학 기술은 동물 실험시 움직임을 제한하기 때문에 복잡한 동물실험이 어렵다는 점이다. 이 때문에 최근에는 무선 광유전학 기술이 나오고 있지만 배터리 용량의 한계로 주기적으로 교체해야 하거나 무선으로 전력공급 받는 동안 동작이 안정적이지 못하다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 배터리 무선충전과 장치의 무선제어가 가능한 회로를 만들어 마이크로LED 탐침과 결합시켰다. 생체 이식후 기기에 의해 주변 뇌조직이 손상되는 것을 막기 위해 생체적합성 소재로 만든 이번 장치는 무게가 1.4g에 불과하고 실험대상이 움직이는 동안에도 배터리의 무선충전이 가능하고 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 광자극을 조절할 수 있다.

연구팀은 이번에 개발한 생쥐의 두피 안으로 완전히 이식한 상태에서 실험한 결과 무선 충전이 가능하다는 것을 확인했다. 또 중독성 약물인 코카인에 중독되도록 한 생쥐의 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인 중독증상을 억제하는 것도 확인했다.

정재웅 카이스트 교수는 “이번에 개발된 장치는 체내에 이식한 뒤 무선 충전이 가능하기 때문에 배터리 교체를 위한 추가 수술이 필요 없이 반영구적으로 사용이 가능하다”며 “이번 기술은 뇌 이식용 장치 뿐만 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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