"腦 약물전달·신호측정 한번에 OK"..뇌질환 치료제 개발 청신호

- DGIST 김소희 교수팀, 3차원 마이크로니들 어레이 전극에 약물전달 기능 탑재
- 뇌-기계 인터페이스용 및 뇌질환 치료용 전극 수명 향상에 기여 기대

약물 전달 기능을 갖춘 마이크로니들 전극 어레이로 구성된 3차원 다기능 유연 뇌 인터페이스.[DGIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 뇌에 약물을 전달하고 신호를 측정할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 3차원 구조의 마이크로니들 어레이형 뇌 전극에 약물 전달 기능을 탑재한 유연성 다기능 뇌-기계 인터페이스 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 향후 장기간 이식이 필요한 뇌질환 치료용 전극으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

마이크로니들은 마이크로미터(1마이크로미터는 1밀리미터의 1/1000) 단위의 직경을 갖는 바늘 형상의 구조물을 말한다. 기존 마이크로니들이 포함된 어레이 형태의 전극은 단단한 실리콘과 유리를 기반으로 만들어져 유연성이 없었다. 또한 마이크로니들 어레이의 재료적 특성과 3차원 구조물이라는 형태적 특징 때문에 약물 전달 기능이 함께 구현된 바가 없었다.

연구팀은 여러 개의 마이크로니들이 유연한 폴리머(Polymer) 플랫폼으로 지지되고 있는 3차원 전극 기술을 기반으로, 유연한 폴리머 케이블에 유체 채널을 집적했다. 이를 통해 전기적 신호 전달과 화학적 약물 전달의 두 가지 기능을 동시에 할 수 있는 다기능 케이블 및 연결기술을 개발했다. 다기능 케이블과 3차원 전극을 결합함으로써 약물 전달과 동시에 뇌 신호의 측정 또는 전기적 자극이 가능한 다기능 유연 뇌 인터페이스 구현이 가능해진 것이다.

이 기술을 활용하면 약물 전달 채널을 통해 항염증 약물을 전극이 있는 곳에 정확하게 전달할 수 있게 된다. 이로 인해 뇌-기계 인터페이스 기술과 같이 장기간 뇌에 이식된 채로 사용해야 하는 전극의 수명 연장이 가능할 것으로 기대된다.

김소희(왼쪽) DGIST 교수와 강유나 한국기계연구원 박사.[DGIST 제공]

김소희 교수는 “약물 전달 채널을 통해 화학적 방식으로 뇌를 자극함과 동시에 뇌 신호의 측정이 가능하다”면서 “혈관-뇌 장벽을 거치지 않고 약물을 직접 뇌세포에 전달 가능하므로, 향후 뇌질환 치료제 개발에도 활용이 가능할 것”이라고 설명했다.

한국기계연구원 강유나 박사가 제1저자로, 김소희 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘마이크로시스템 앤 나노엔지니어링’ 8월 18일 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com