뇌에 약물 전달·반응 측정기술 개발

김소희 DGIST 로봇공학전공 교수팀

뇌 질환 치료용 전극으로 활용 기대

강유나(오른쪽) 한국기계연구원 박사와 김소희 DGIST 교수가 약물 전달 기능을 갖춘 3차원 다기능 유연 뇌 인터페이스를 설명하며 기념 촬영을 하고 있다.

국내 연구팀이 3차원 구조의 마이크로니들 어레이형 뇌 전극에 약물 전달 기능을 탑재한 유연성 다기능 뇌-기계 인터페이스 기술을 개발했다. 이로써 장기간 이식이 필요한 뇌 질환 치료용 전극으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST(총장 국양)의 김소희 로봇공학전공 교수 연구팀은 전기적 신호 전달과 화학적 약물 전달의 두 가지 기능을 동시에 할 수 있는 다기능 케이블과 연결 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구에는 강유나 한국기계연구원 의료지원로봇연구실 박사가 제1저자로, 김 교수가 교신저자로, 최한경 DGIST 뇌인지과학전공 교수가 공저자로 참여했다.

기존 마이크로니들이 포함된 어레이 형태의 전극은 단단한 실리콘과 유리를 기반으로 만들어져 유연성이 없었고 약물 전달 기능이 구현되지 못했다. 마이크로니들은 마이크로미터(1마이크로미터는 1밀리미터의 1000분의 1) 단위의 직경을 갖는 바늘 형상의 구조물이다.

약물 전달 기능을 갖춘 마이크로니들 전극 어레이로 구성된 3차원 다기능 유연 뇌 인터페이스

이에 따라 김 교수팀은 여러 개의 마이크로니들이 유연한 폴리머 플랫폼으로 지지되고 있는 3차원 전극 기술을 기반으로 유연한 폴리머 케이블에 유체 채널을 집적했다. 이를 통해 전기 신호와 약물을 전달할 수 있는 다기능 케이블과 연결 기술을 개발했다.

이 기술을 활용하면 약물 전달 채널을 통해 항염증 약물을 전극이 있는 곳에 정확하게 전달할 수 있게 된다. 뇌-기계 인터페이스 기술과 같이 장기간 뇌에 이식된 채로 사용해야 하는 전극의 수명 연장이 가능할 것으로 기대된다.

김 교수는 “약물 전달 채널을 통해 화학적 방식으로 뇌를 자극함과 동시에 뇌 신호의 측정이 가능하다”며 “혈관-뇌 장벽을 거치지 않고 약물을 직접 뇌세포에 전달할 수 있어 뇌 질환 치료용 약물의 약효 검증도 가능해 치료제 개발에도 활용될 수 있다”고 설명했다.