KAIST, 고전도성에 우수한 조직 접착력 갖는 전자 신소재 개발

기사내용 요약
강지형·박성준 교수팀, 염증없이 체내·외 측정 가능한 하이드로겔
주형 유도 합성법으로 생체 조직과 유사
유연한 기능성 고분자 네트워크 개발 가능, 국제학술지 게재

[대전=뉴시스] KAIST 하이드로겔의 우수한 전기·기계적 성질 및 생체 전자 디바이스 성능. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 신소재공학과 강지형 교수와 바이오및뇌공학과 박성준 교수 공동연구팀이 전도성이 높은 '유사 조직 접착성 하이드로겔'을 개발해 고성능 생체전자 기기를 구현했다고 4일 밝혔다.

생체전자 의료기기는 체내에서 발생하는 신호를 읽어 생물학적 활동을 감지하거나 조직을 자극해 질병 등을 치료하는 데 사용되지만 의료기기에 사용되는 전극물질은 딱딱한 물성이 있어 체내에 염증반응을 일으키고 조직 손상을 초래할 수 있다.

이에 따라 조직과 같이 부드러운 성질을 가지면서 전도성을 띠는 하이드로겔과 같은 연성물질에 생체적합성이 높은 전도성 고분자를 체내 전극으로 사용하는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.

대부분 전도성이 부드러운 하이드로겔은 전도성이 낮고 전도성이 높을수록 하이드로겔은 딱딱해지는 약점이 있다.

이번에 강지형 교수 연구팀은 기존에 없던 고전도성, 유사 조직 물성 하이드로겔을 개발했다. 이 하이드로겔은 보고된 전도성 고분자 하이드로겔 중 가장 높은 전기 전도도(247S/㎝)를 띄며 조직과 비슷한 물성을 갖는다.

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

이어 공동 연구팀은 원하는 생체 조직에 맞게 조정하고 형태에 맞출 수 있는 주형의 그물 구조에 따라 높은 질서도를 보유한 고분자 주형 네트워크를 도입했다.

주형에 맞춰 형성된 그물 네트워크는 기존 네트워크 대비 100배 이상 높은 전기 전도도를 보이며 주형 고분자의 부드러운 특성 때문에 조직과 비슷한 물성을 지닌다. 변형에도 저항이 바뀌지 않아 생체전극으로 최적의 성능을 보인다.

연구팀은 개발한 하이드로겔을 높은 전기 전도도를 가진 다양한 고성능 생체전자 기기로 제작, 기능성을 검증해 초고품질 생체 신호 측정을 위한 연성기기 개발 가능성을 입증했다.

KAIST 신소재공학과 정주은 박사과정과 바이오및뇌공학과 성창훈 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)’에 지난달 18일 게재됐다.(논문명: Highly conductive tissue-like hydrogel interface through template-directed assembly)

강지형 교수는 "이번 연구는 고전도성을 갖고 생체조직과 유사한 기계적 물성을 갖는 하이드로겔 개발을 위한 합성방향을 새롭게 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "개발된 전도성 하이드로겔은 급속도로 성장하고 있는 전자약 시장에 게임 체인저가 될 것"이라고 기대했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com