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연세소식

[연구 프론티어] 유기준 교수팀, 영구적으로 사용 가능한 체내 의료용 전자장치 개발 Vol. 606

 

유기준 교수팀, 영구적으로 사용 가능한 체내 의료용 전자장치 개발 

 

바이오 임플란트 소재 분야 최대 난제 해결 

네이처 바이오메디컬 엔지니어링에 소개 

 

유기준 교수

 

 

 

사람 몸에 직접 임플란트 할 수 있는 생물 의학(Bio-medical) 소자들이 주목받고 있다. 이 소자들을 이용해 정확히 신호를 읽어 질병을 진단하고 적절한 시기에 약물을 주입해 더욱 효과적으로 치료할 수 있다. 

 

이와 같은 소자들은 임플란트 시 몸속에서 생체액과 지속적으로 접촉하게 된다. 따라서 생체액이 소자로 투습되지 않도록 하기 위한 적절한 방수제 사용은 필수다. 하지만 현재 상용화된 소자들은 영구적인 방수가 불가능한 치명적인 단점을 가지고 있다. 시간이 지남에 따라 소자와 생체액의 지속적인 전기 화학 반응을 통해 신호가 점점 약해지거나 노이즈가 심해지고 채널들 간의 간섭현상으로 점차 소자로서의 특성을 잃어버리게 되는 것이다. 누전 전류로 이어질 수 있는 회로 소자 임플란트 역시 불가능하다고 여겨져 방수 문제는 바이오 임플란터블 소자 연구 분야에서 풀 수 없는 숙제로 남아 있었다. 

 

 

 

또한 사람의 피부나 장기는 불규칙하고 복잡한 곡면으로 이루어져 있는 반면 상용화된 대부분의 전자 소자는 딱딱하고 유연하지 못한 탓에 사람의 몸에 직관적으로 좋은 계면을 이루는 데 한계가 있고 장기에 손상을 줄 수 있다 . 

 

유기준 교수(전기․전자공학부)팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 완벽한 절연체의 글 래스를 바이오 임플란터블 유연 회로 소자의 방수제로 쓸 수 있는 기술을 개발했다. 일리노이대학교(UIUC), 노스웨스턴대학교(Northwestern), 조지워싱턴대학교(GWU), 듀크대학교(Duke) 등과 공동으로 진행한 본 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 게재됐다. 

 

연구팀이 개발한 유연 전자 소자는 다른 유전 전자 소자보다 누설 전류가 10,000배 적고 생체 임플란트 수명은 약 100~1,000배 길다. 본 기술은 다양한 분야에 활용되어 향후 생명과학 및 의학적 응용에 도움을 줄 것으로 예상된다. 예컨대, 현재의 부피가 크고 수명이 짧은 페 이스 메이커 대체해 효과적인 고해상도 뇌질환 검사 및 치료가 가능할 것으로 기대된다. 나아가 유연 전자 소자를 뇌에 이식한 뒤 고해상 도의 생체 정보를 받아 로보틱스와 결합하면 유연 인간기계교합(flexible Human Machine Interface)을 구현해 반신불수가 된 사람의 로 보틱 팔과 다리 등을 연결해 정상인의 움직임처럼 정교한 의족 의수를 만드는 것도 가능해 질 것이다. 또한 OLED 디스플레이, 고분자 태 양전지, 고분자 소자의 두께 1μm 이내의 초박막 방수제로 사용되는 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다. 

 

본 연구는 미국 국방성(DARPA) 및 한국연구재단(NRF) 등의 지원으로 이루어졌다. 

2017.04.06

vol. 606
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