과학

KAIST, 하이드로젤 기반 뇌-기계 인터페이스 개발...치매 연구 기대


  • 박은선 기자
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    입력 : 2021-06-21 16:54:57

    - 박성준 KAIST 교수 연구팀...장기 진행성 뇌 질환 연구가 가능해질 것으로 기대

    '뇌 모사신경 인터페이스'가 개발됐다. 알츠하이머병, 파킨슨병 등 장기 진행성 뇌 질환 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

    ▲ 하이드로젤 기반 하이브리드 뇌-기계 인터페이스 개요 및 제작과정. /=카이스트 제공 ©

    카이스트(KAIST)의 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀이 메사추세츠 공과대학(MIT) 폴리나 아니키바 교수, 쏸허 자오 교수, 육현우 박사 공동 연구팀과 함께 하이드로젤 기반의 유연성 뇌-기계 인터페이스를 개발했다고 21일 밝혔다.

    하이드로젤은 물과 젤리가 합쳐진 합성어이며 주로 필러, 보톡스, 화장품에 쓰이는 반고체 상태의 물질이다. 인공적인 인체 조직을 만드는 원료로 적합해 의학적으로도 널리 쓰인다.

    뇌 구조를 연구하거나 뇌 신경 질환의 메커니즘을 파악, 치료하기 위해서는, 실시간으로 뇌를 자극하고 신호를 측정할 수 있는 인터페이스의 개발이 필수적이다. 기존 신경 인터페이스는 이물 반응 때문에, 주변에 절연세포층이 형성돼 그 수명이 매우 짧다.

    연구팀은 해당 문제의 해결을 위해, 직접 제작한 다기능성 파이버 다발을 하이드로젤 몸체에 넣는 방법을 이용해 `뇌 모사형 신경 인터페이스'를 제작했다.

    빛으로 특정 신경세포종만을 자극할 수 있는 광유전학 기술을 적용하기 위한 광섬유, 뇌에서 신호를 읽을 수 있는 전극 다발, 약물을 뇌 속으로 전달할 수 있는 미세 유체 채널을 모두 보유하고 있다.

    해당 인터페이스가 몸에 들어가면 체내의 수분을 빠르게 흡수해. 부드럽고 수분이 풍부한 주변 조직과 유사한 상태가 되므로 이물 반응을 최소화할 수 있다.

    동물 모델에 직접 적용한 결과, 삽입 후 6개월까지도 뇌 신호를 측정할 수 있었다. 또한 자유롭게 움직이는 쥐를 대상으로 초장기간 광유전학 실험, 행동 실험 등이 가능하며, 이물 반응에 의한 아교세포 및 면역세포의 발현이 기존 장치보다 현저히 줄어듦을 증명했다.

    박성준 교수는 "하이드로젤을 다기능 신경 인터페이스의 구성물질로 사용해 수명을 상승시켰다는 데에 의의가 있다. 향후 알츠하이머병, 파킨슨병 등 초장기간 관찰이 필요한 뇌 신경 질환 연구가 더욱 발전할 수 있을 것으로 기대된다." 고 말했다.

    이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 8일자로 출판됐다.


    베타뉴스 박은선 기자 (silver@betanews.net)

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