뇌 질환 치료·모니터링 한 번에 끝내는 기술 나왔다

연세대-고려대 의대-부산대 공동 연구팀
치료와 모니터링 동시 가능한 시스템 개발

많은 과학자가 뇌에 칩을 이식해 뇌신경질환 치료와 모니터링을 하기 위한 연구를 하고 있다. 뉴럴링크 제공

지난 1월 미국의 일론 머스크가 만든 뇌신경과학 기업 뉴럴링크가 뇌와 컴퓨터를 연결할 수 있는 BCI 칩을 인간에게 이식하는 데 성공했다고 발표했다. 이처럼 뇌에 칩을 심어 뇌신경질환을 치료하려는 다양한 시도들이 많다. 문제는 칩을 심을 때나 칩을 이용한 뒤 다시 제거하기 위한 수술을 해야하기 때문에 감염 위험이 있다는 것이다.

이에 연세대 전기전자공학과, 고려대 의대, 부산대 전기전자공학부 공동 연구팀은 뇌 질환 치료와 모니터링을 동시에 수행하고 사용 후에는 체내에서 완전히 분해되는 다기능성 완전 생분해성 뇌신경 광전자 임플란트 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 6일 자에 실렸다.

기존에 뇌파를 측정하거나 뇌 상태를 모니터링하기 위한 뇌신경 임플란트 장치는 무기 물질로 만들어지기 때문에 아무리 조심한다고 하더라도 뇌 조직 손상과 염증 반응을 피할 수 없다. 게다가 뇌에 이식된 장치 수명이 끝나면 제거를 위한 추가 수술이 필요해 환자에게 2차 감염으로 인한 합병증을 일으킬 수도 있다.

이 때문에 최근에는 환자에게 덜 영향을 미치는 생분해성 뇌신경 임플란트 장치가 개발되고 있지만, 하나의 기능만 수행하도록 설계돼 통합 시스템을 구축하기는 어려움이 있다.

이에 연구팀은 전기적 인터페이스는 단결정 실리콘을 기반으로 한 고전도, 생분해성 전극으로 만들고, 광(光) 인터페이스는 부드러운 생분해성 고분자인 폴리락틱-co-글리콜산(PLGA) 공중합체를 기반으로 했다. 이번에 개발된 다기능 광전자 장치는 생분해성 유기 및 무기 물질로만 구성돼 인체에 해가 없고 유연하다는 특징을 갖고 있다. 이 때문에 이식 중 조직 손상 및 염증 반응은 적고, 사용 후에는 가수분해를 통해 체내에서 무해한 물질로 분해돼 사라지게 된다.

연구팀은 이번 장치를 생쥐의 뇌에 이식해 실험한 결과 대뇌 피질에 광 자극을 주는 동시에 뇌파 모니터링을 동시에 수행할 수 있다는 것을 확인했다.

연구를 이끈 유기준 연세대 교수는 “이번에 개발된 장치는 질병을 감지하고 치료한 뒤 체내에서 흡수돼 2차로 머리를 여는 수술이 필요하지 않아 2차 감염 위험과 의료 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다”라고 말했다. 유 교수는 “뇌과학은 물론 신경회로 연구, 난치성 뇌 질환 치료에도 도움을 줄 것으로 본다”고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자