걸을 때 생기는 정전기로 신경 치료…배터리 없는 전자약 개발

연세대, 마찰전기를 이용한 무선 신경자극 시스템 구현

국내 연구진이 외부 전력공급 없이 신체 움직임에 의해 자연적으로 발생하는 정전기를 몸속 특정 부위에 집중시켜 신경을 자극하는 기술을 세계 최초로 구현하고, 이를 활용한 무선 신경치료에 성공했다./미 캘리포니아공과대(Caltech)

김상우 연세대 신소재공학과 교수 연구진이 최병옥 삼성서울병원 신경과 교수 연구진과 공동연구를 통해 외부 전력공급 없이 신체 움직임에 의해 자연적으로 발생하는 정전기를 몸속 특정 부위에 집중시켜 신경을 자극하는 기술을 세계 최초로 구현하고, 이를 활용한 무선 신경치료에 성공했다고 28일 밝혔다.

최근 신경 손상, 감각 저하, 신경 재생 지연 등 다양한 신경계 질환 치료에서 ‘전자약’ 기술이 주목받고 있다. 전자약은 신경세포에 전기적 자극을 가해 손상된 기능을 회복시키는 기술이다. 약물보다 표적성이 높고 부작용이 적다는 장점이 있으나 기존 전자약 기기는 배터리와 복잡한 회로를 포함하고 있어 크기와 무게에 제약이 있고, 제거 수술이 필요하거나 염증, 조직 손상 등 부작용이 발생할 수 있다.

연구진은 이러한 한계를 극복하기 위해 걸을 때 지면과의 마찰로 발생하는 마찰전기(정전기)에 주목했다. 신체 외부에 위치한 마찰전기 발전기를 통해 낮은 세기의 안전한 저주파 전류를 발생시키고, 체내 신경 손상 부위에는 생분해성 금속을 삽입해 전기저항을 낮춰 전류가 해당 부위에 정밀하게 집중되도록 설계했다.

쥐와 돼지를 활용한 전임상 실험 결과, 삽입 부위에는 전류가 집중됐으며, 신경 재생 효과도 통계적으로 유의미하게 향상됐다. 특히 체내에 삽입된 생분해성 금속 삽입체는 일정 시간이 지나면 자연스럽게 분해돼, 제거 수술이 필요 없다는 점이 확인됐다. 복잡한 회로나 배터리 등이 필요한 기존 전자약 기반 신경자극 기술과 달리, 체내에 전도성 소재를 삽입하는 것만으로 치료할 수 있게 한 것이다.

이번 기술은 회로나 배터리 없이도 체내 전류 흐름을 설계해 자극을 원하는 부위에만 전달할 수 있으며, 전류의 세기와 자극 시간도 유연하게 조절할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 향후 중추신경계 질환이나 뇌 질환 등 정밀한 신경조절이 요구되는 치료 분야로도 확장할 수 있다.

김상우 교수는 “배터리나 회로 없이 체내 전류 경로를 설계해 원하는 부위에만 정확하게 자극을 전달할 수 있다는 점에서 이번 연구는 기존 신경자극 기술과는 전혀 다른 새로운 접근”이라고 강조했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 24일 게재됐다.

참고 자료

Science Advances(2025), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5922

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -