파킨슨병·뇌졸중 등 다양한 신경질환에 사용할 수 있는 높은 안전성과 정밀도를 가진 새로운 소재의 이식형 장치가 개발됐다.
연세대학교 의과대학 생리학교실 차명훈 교수와 공과대학 전기전자공학부 유기준 교수팀은 새로운 PEDOT:PSS(유기 반도체 물질) 소재의 미세한 전도성 생체전극(MRI-compatible PEDOT)를 개발했다고 1일 밝혔다.
신경퇴행성 질환인 파킨슨병, 뇌졸중 등은 비정상적 신경세포 활동으로 발생한다. 이들 질환은 약물로 치료가 가능할 수 있지만 많은 경우 진행을 늦출 뿐 근본 치료는 어렵다.
최근에는 신경세포 활동을 관찰하면서 정밀조절이 가능한 전기 자극 장치를 질환 부위에 삽입해 손상된 신경회로를 조절하는 외과적 수술 방법도 행해지고 있다.
다만 현재 사용되는 삽입형 전기 자극 장치는 금속 소재로 이뤄져 있어 강한 자기장을 사용하는 MRI 촬영은 불가능하다.
이에 연구팀은 전기적 신경조절이 가능하면서 MRI에서도 안정적 촬영이 가능한 이식형 장치를 개발했다.
전기가 흐르는 생체친화적 고분자 소재 PEDOT:PSS를 이용했으며 소재가 가진 낮은 전기전도성을 문제를 해결하기 위해 PEDOT:PSS에 화합물 에틸렌글리콜을 특수 처리해 반도체 공정 수준의 MRI-compatible PEDOT을 개발했다.
연구팀은 MRI-compatible PEDOT 안정성 검증을 위해 MRI 시험 테스트를 진행했다.
기존 전극의 경우 MRI와 같은 고자기장 의료환경에서 불안정성으로 이미지 변성이 일어나 결과물 확인이 어려웠던 반면 MRI-compatible PEDOT은 선명한 결과물을 보이며 안정적 사용이 가능했다.
또 연구팀은 동물모델에서 뇌피질 전기자극을 통해 즉각적이고 효과적인 신경조절이 가능함은 물론 뇌의 미세한 활성 신호를 감지하는 데도 뛰어난 적합성을 보이는 것을 확인했다.
차명훈 교수는 “기존 신경 임플란트 환자 의료영상 촬영 시 발생할 수 있는 잠재적 위험을 제거함은 물론 신경조절 치료 가능성을 확인할 수 있었다”고 말했다.
이어 “해당 기술은 파킨슨과 뇌졸중 등 신경퇴행성 질환 치료에도 사용될 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.
한편, 이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 19.924)’ 최신호에 게재됐다.
이슬비 기자 (
