시사위크=박설민 기자  국내 연구진이 뇌 질환 치유를 위해 뇌에 직접 붙일 수 있는 치료용 패치 개발에 성공했다. 뇌질환 치료용 전극 등 뇌와 기계의 연결이 필요한 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 김소희 로봇및기계전자공학과 교수팀이 부드럽고 유연한 재질로 이루어진 고내구성 뇌 전극 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 김중현 오송첨단의료산업진흥재단 선임연구원, 김준식 건국대병원 교수와 공동 진행했다.

뇌 전극은 뇌 질환을 치료하기 위해 실제 뇌에 장착하는 치료 장치의 일종이다. 뇌 활동 측정과 기계 연결 등 중요한 역할을 한다. 일반적으로 뇌 전극은 반도체용 실리콘이나 얇은 플라스틱 고분자로 만든다. 단단한 재료를 뇌에 꽂는 형태로 사용하기 때문이다. 때문에 유연성이 부족하거나 안정성 문제가 발생해 오랜 시간 동안 사용하기 어렵다는 한계가 있었다.

이 같은 문제를 해결하고자 김소희 교수팀은 파릴렌(Parylene, 화학계열 폴리머) 증착 처리한 ‘폴리디메틸실록산(PDMS)’ 소재를 이용, 새로운 탄성 재료를 개발했다. 이 소재는 플라스틱 고분자 재료에 비해 훨씬 부드럽지만 고무처럼 말랑한 것이 특징이다. 

연구팀은 이를 사용해 굴곡진 뇌 표면에 매우 잘 밀착되면서도 수십 마이크로미터(μm) 두께로 얇은 신형 뇌 전극 개발에 성공했다. 내구성도 매우 우수한 것으로 증명됐다. 연구팀은 8개월간의 가속노화실험을 진행했다. 그 결과 전극이 체내에서 장기간 사용될 때에도 뇌 신호 측정 성능을 유지할 수 있음을 확인했다. 

김소희 교수는 “부드럽고 유연한 성질 덕분에 굴곡진 뇌 표면에 매우 잘 밀착되면서도 다양한 이온과 수분이 다량 존재하는 체내 환경에서도 안정적으로 성능 유지가 가능한 뇌 전극을 개발했다”며 “뇌 조직을 침습하지 않는 뇌-기계 인터페이스(BMI), 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)뿐 아니라 수년에 이르는 장기간 동안 사용이 필요한 전자약 의료기기의 핵심기술로 활용 가능할 것이다”라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 뇌과학원천기술개발사업, 중견연구자지원사업, DGIST 기본사업의 지원으로 수행됐다. 국제학술지인 ‘센서 앤 액츄에이터 B: 케미컬 (Sensors and Actuators B: Chemical)’ 지 온라인판에 지난해 12월 4일로 게재됐다.