KAIST 바이오및뇌공학과 박제균·남윤기 교수 공동연구팀이 뇌 조직과 유사한 천연 하이드로겔을 이용해 뇌의 구조와 기능을 동시에 분석할 수 있는 고해상도 3D 신경세포 플팻폼을 개발했습니다.
이 기술의 핵심은 묽은 젤(하이드로겔)을 사용해 실제 뇌처럼 부드럽고 정교한 신경세포 구조를 만들면서도, 그 안에서 세포들이 실제로 신호를 주고받는 모습까지 관찰할 수 있도록 한 겁니다.
연구진은 이를 위해 세 가지 기술을 결합했습니다.
첫째, 묽은 젤이 흐르지 않고 자리를 잘 잡도록 철망을 활용한 '모세관 고정 기술', 둘째, 층마다 정확히 쌓아 올릴 수 있는 '3D 프린팅 정렬 장치', 셋째, 전기와 빛으로 동시에 세포 활동을 보는 '이중 분석 시스템'입니다.
연구진은 이 기술을 적용해 실제 대뇌 신경세포를 3층 구조로 프린팅하고, 위층과 아래층에 신경세포를 배치해 전기신호와 칼슘 이미징을 동시에 관찰했습니다.
그 결과 전기 자극 시 상하층 신경세포가 동시에 반응했고, 신경 차단제를 투여하면 반응이 약해져 세포 간 실제 연결이 이뤄졌음을 입증했습니다.
또 이번 플랫폼은 기존 기술이 2주 이상 신호를 유지하지 못하던 한계를 넘어, 27일 이상 안정적인 측정이 가능했습니다.
KAIST 박제균 교수는 "이 기술은 복잡한 뇌 구조를 인공적으로 재현하면서도 신경세포 간 연결 기능까지 동시에 분석할 수 있는 새로운 연구 플랫폼"이라며, "신경질환 모델링, 뇌 기능 연구, 신경독성 평가, 신약 개발 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것"으로 기대했습니다.
이번 연구는 KAIST 김수지 박사와 윤동조 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)'에 2025년 6월 11일 자로 온라인판에 실렸습니다.
