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배터리 교체 NO, 무선 충전 가능 뇌 이식 장치 개발

2021-01-26 기사
편집 2021-01-26 16:51:05
 장진웅 기자
 woong8531@daejonilbo.com

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KAIST '뇌 완전 이식형 무선 광유전학 기기'
추가 수술 필요 없고, 지속적 사용도 가능

첨부사진1KAIST 전기·전자공학부 정재웅 교수 연구팀과 연세대 의대 김정훈 교수팀이 개발한 '뇌 완전 이식형 무선 광유전학 기기'의 하나인 뇌 이식용 무선 장치. 사진=KAIST 제공


국내 연구진이 무선 충전이 가능한 뇌 이식 장치를 선보였다. 이 장치는 장기간 배터리 교체를 하지 않아도 되고, 스마트폰을 간단하게 신경회로를 조절할 수 있다. 향후 다양한 뇌 질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

26일 KAIST에 따르면 전기·전자공학부 정재웅 교수 연구팀은 연세대 의대 김정훈 교수팀과 '뇌 완전 이식형 무선 광유전학 기기'를 개발했다. 연구팀은 배터리의 무선 충전과 장치의 무선 제어를 가능하게 만드는 무선 회로를 개발해 마이크로 LED 기반의 탐침과 결합했다. 이를 통해 동물이 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리의 무선 충전이 가능하고 스마트폰 앱 조작을 통해 이식된 장치를 정교하게 제어할 수 있도록 했다. 생체 이식 뒤 배터리 교환을 위한 추가 수술이 필요 없고, 장치의 지속적 사용도 가능하다.

또 금속이나 플라스틱 등 딱딱한 소재로 제작된 기존 이식용 장치는 생체 조직 손상 또는 염증 등의 부작용을 일으킬 수 있지만, 연구팀이 개발한 장치에는 부드러운 생체 적합성 소재가 활용됐다.

연구진은 이렇게 개발한 뇌 이식용 장치를 동물 실험을 통해 검증했다. LED 탐침이 쥐의 뇌에 삽입된 상태에서 두피 안으로 완전히 이식된 장치의 배터리가 반복적으로 무선 충전되는 것을 확인했다. 또 무선 장치를 사용해 코카인 중독 행동 제어 실험을 진행한 결과, 쥐 뇌의 특정 부위에 빛을 전달해 코카인에 의한 행동 민감화를 억제하는 데에도 성공했다.

이는 광유전학을 활용한 중독 행동 제어 가능성을 보여주는 것으로, 뇌 기능 연구뿐만 아니라 중독과 같은 정신질환 또는 퇴행성 뇌 질환의 치료에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

정재웅 교수는 "뇌 이식용 기기뿐 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에 범용적으로 적용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.장진웅 기자



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