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[사이언스임팩트(7)]종이처럼 쉽게 잘라 쓰는 맞춤형 전기자극물질 등장

UNIST, 나노입자 합성해 세계 최초 개발 성공...의료계 전반 활용 기대 신경세포 크기인 ㎛단위까지 크기 조절 가능...국제학술지 표지에 개재

이중배 기자 입력 2024.05.09 19:24 수정 2026.08.09 04:19 2

전기적 자극을 통해 신경세포의 활동과 조직 재생을 촉진하는 전기자극기기는 탁월한 효능에도 불구, 몇 가지 한계점을 안고 있다.

인체에 삽입 시 신체 조직과 이물 반응을 유발할 경우 제거 수술을 해야 하는데다, 모양과 크기를 변경하기가 어렵단느게 그것이다.

이처럼 불편한 전기자극제와 달리 종이처럼 쉽게 접고 잘라 쓸 수 있는 맞춤형 전기 자극 물질이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발돼 주목된다.

9일 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 김지윤, 차채녕, 송명훈 교수팀은 한국연구재단의 지원 아래 무선 전기 자극 기능을 가진 유연하고 생분해 가능한 '종이형 전기 자극 물질'을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 외부 자기장에 반응해 전기 자극을 생성할 수 있는 자기 전기 나노입자를 합성, 실시간으로 다양한 형태로 바꿀 수 있는 '종이형 무선 전기자극 물질'을 만드는데 성공했다.

기능성 나노 입자는 서로 다른 물질로 이뤄진 코어(알맹이)와 셸(껍데기)이 맞붙은 모습으로 합성된 일종의 '코어@셸' 형태다.

외부 자기장에 반응해 변형을 일으키는 자왜 코어와 변형을 전기 자극으로 변환하는 압전 셸로 이뤄진다. 이 특성을 활용하면 배터리 없이 무선으로 신체 내부에 전기 자극을 가할 수 있다.

연구팀은 나노 입자를 쉽게 분해되는 생분해성 나노섬유 내부에 결합, 생분해되는 종이 형태의 다공성 무선 전기 자극 재료를 개발했다.

제작된 물질은 종이처럼 부드럽고 유연하며, 뇌 모형과 같은 울퉁불퉁하게 굴곡진 표면을 따라 부착할 수 있는게 특징이다.

특히 손상된 신경을 재생시키기 위한 원통 모양의 신경 유도 도관을 400㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1ｍ) 반지름으로 제작할 수 있을 만큼 가공성도 뛰어나다.

김지윤 교수는 "개발된 재료는 고유 기능을 유지하며 장기 크기인 수십 ㎝ 단위부터 신경세포의 크기인 ㎛ 단위까지 자유롭게 크기를 조절할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 "이번에 개발한 전기자극물질이 향후 광범위한 의료 분야에서 신속한 프로토타입 제작과 맞춤형 전기 자극 치료 솔루션 개발을 앞당기는데 크게 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 표지 논문으로 선정돼 지난 2일 정식 출판됐다.

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