KAIST, 염증 없이 체내외 반응 측정 ‘전자 신소재’ 개발

템플릿 기반 하이드로겔 합성법과 접착제 없이 구동 가능한 조직 유사 바이오 인터페이스 디바이스. (KAIST 제공) /뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 염증 발생 없이 체내·외 반응 측정이 가능한 새로운 전자소재를 개발했다.

생체전자 의료기기는 체내에서 발생하는 신호를 읽어 생물학적 활동을 감지하거나 조직을 자극해 질병 등을 치료하는 데 사용된다.

하지만 의료기기에 사용되는 전극 물질은 딱딱한 물성을 가지고 있어 체내에 염증반응을 일으키고 조직에 다량의 손상으로 이어질 수 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 강지형 교수와 바이오및뇌공학과 박성준 교수 공동연구팀이 기존에 없었던 고전도성, 유사 조직 접착성 하이드로겔이란 신소재를 개발해 고성능 생체전자 기기를 구현했다고 4일 밝혔다.

대부분 전기 전도도가 높을수록 전도성 도메인들의 결정성이 높아지는 원리에 의해 전도성이 높은 하이드로겔은 딱딱해지고, 부드러운 하이드로겔은 전도성이 낮을 수밖에 없다는 한계를 가진다. 이에 따라 전도성 고분자를 사용하는 하이드로겔 중 전기 전도도가 높으면서도(10 S/㎝ 이상) 부드러운 물성(100 kPa 이하)을 가진 하이드로겔은 지금까지 보고된 바 없었다.

이에 연구팀은 기존에 없었던 고전도성, 유사 조직 물성 하이드로겔을 개발했다.

이 하이드로겔은 보고된 전도성 고분자 하이드로겔 중 가장 높은 전기 전도도(247 S/㎝)를 띄며, 조직과 비슷한 물성(탄성률=60kPa, 파괴변형률=410%)을 갖는다.

또 지속적인 움직임과 팽창, 수축이 있는 심장, 위와 같은 조직에서 안정적으로 기기가 작동하기 위해 필수조건인 조직에 쉽게 접착되는 장점이 있다.

강지형 KAIST 교수. /뉴스1

강지형 교수는 "이번 연구는 고전도성을 갖고 생체조직과 유사한 기계적 물성을 갖는 하이드로겔 개발을 위한 합성 방향을 새롭게 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "이번에 개발된 전도성 하이드로겔은 급속도로 성장하고 있는 전자약 시장에 게임 체인저가 될 것으로 기대된다"고 말했다.

KAIST 신소재공학과 정주은 박사과정과 바이오및뇌공학과 성창훈 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했다.

한국연구재단의 나노소재기술개발 미래기술연구실 사업을 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 지난달 18일 게재됐다.

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