[더테크=이지영 기자] KAIST가 열 인발공정(Thermal Drawing Process, 열을 가해 큰 구조체의 복잡한 구조체를 빠른 속도로 당겨 같은 모양·기능을 갖춘 섬유를 뽑아내는 일)과 탄소나노튜브 시트를 통한 기술을 개발했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀과 한양대학교 바이오메이털공학과 최창순 교수 연구팀은 장기간 사용 가능한 다기능성 섬유형 신경 인터페이스를 개발했다고 24일 밝혔다.

KAIST는 수술이 불가피한 삽입형 신경 인터페이스의 경우 한 번의 수술로도 최대한 많은 정보를 얻을 수 있고 장기간 사용 가능한 디바이스의 개발이 필요하다고 분석했다. 한국 연구진은 1년 이상 사용 가능한 다기능성 신경 인터페이스를 개발해 향후 뇌 지도, 질환 연구·치료에 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대하고 있다.

뇌신경 시스템 탐구를 위한 삽입형 인터페이스는 생체 시스템의 면역 반응을 줄이기 위해 생체 친화적이며 부드로운 물질을 사용하면서도 다양한 기능을 병합하는 방향으로 발전해왔다.

하지만 기존의 재료, 제작 방법으로는 다양한 기능을 구현할 수 있으면서도 장기간 사용 가능한 디바이스를 만들기 어려웠고 특히 탄소 기반 전극의 경우 제조·병합 과정이 복잡하고 금속 전극에 비해 기능 수행 능력이 떨어진다는 문제점도 있었다.

문제 해결을 위해 연구팀은 이번 연구에서 탄소나노튜브 시트 전극과 고분자 광섬유를 병합했다. 탄소나노튜브 섬유가 한 방향으로 배열된 탄소나노튜브 시트 전극을 통해 신경세포 활동을 효과적으로 기록했다.

또 광 전달을 담당하는 고분자 광섬유에 이를 감아 머리카락 크기의 다기능 섬유를 제작했다. 연구팀은 제작된 섬유가 우수한 전기·광학·기계 성질을 보였음을 확인했다.

해당 뇌-기계 인터페이스를 실제 쥐 모델에 삽입한 결과 전기 신경 활성 신호, 화학 신경전달물질(도파민)을 잘 측정하고 광유전학 조절을 통해 행동학 산출을 끌어낼 수 있음을 확인했다.

이와 함께 연구팀은 1년 이상 광학으로 발화된 신경 신호와 자발적으로 발화된 신경 신호를 측정함으로써 초장기간 사용 가능성도 보여줬다.