이번 연구결과는 세계적 권위의 과학저널 ‘네이쳐 (Nature)’ 1월 19일자 온라인 판에 게재됐다.
연구팀은 생체 내에서 용해 가능하며 인체에 해롭지 않은 초박막 형태의 실리콘 및 다양한 생분해성 전자 소재로 이루어진 전자 시스템을 이용해 일정 기간 뇌압 및 뇌온도를 무선 (wireless) 형태로 측정했다.
연구팀에 따르면 전체 전자 시스템이 뇌 안의 뇌척수액에 의해 용해·분해 가능하도록 생체 삽입형 전자 소자를 제작했다.
생체 삽입가능한 전자 시스템은 체내에서 완전히 분해 후 재흡수가 되는 물질로 구성·설계돼 있으며, 초박막 형태의 반도체인 실리콘 (Si), 절연체인 실리콘 옥사이드 (SiO2), 금속물질인 마그네슘 (Mg), 몰리브덴 (Mo), 그리고 생분해성 폴리머 (PLGA; poly(lactic-co-glycolic acid)) 등으로 구성돼 있다.
기존의 기술은 일정 기간 동안의 뇌압·뇌온도 측정 후에 삽입되어진 전자 소자를 제거하기 위한 부가적인 수술을 진행해야만 했으며, 추가 수술에 따른 감염 및 부작용의 문제점이 있었다. 하지만 본 연구팀에서 개발한 생분해성 뇌압 센서는 환자의 뇌압을 수일동안 측정 후 체내에서 용해되는 큰 장점으로 인해, 센서 제거를 목적으로 하는 2차 수술이 필요 없을 뿐만 아니라 수술에 의한 위험 부담을 낮출 수 있다.
이번 연구에서는 무선 기술 (wireless technology) 과의 통합 시스템을 구축, 뇌압 및 뇌온도를 관찰하는 동안에도 일상생활에 지장이 없도록 했다. 이는 기존의 유선 형태(wire type)로 인한 환자의 제한적인 움직임·활동을 극복할 수 있는 계기를 마련했다.
현 기술은 외상성 뇌손상 (traumatic barin injury) 과 같이 사고 직후에 징후가 바로 나타하지 않고 잠복기를 갖는 부상의 정확한 진단을 위해서 뇌압을 모니터링하는데 활용이 예상된다. 대부분의 경우 환자의 수술에 대한 부담으로 인해 수술을 거부하는 사례가 많으며 이로 인한 잠복기간 중 출혈이 진행되어 사망에 이르는 경우가 많다.
강승균 박사는 “다양한 형태의 전자장치를 생체 흡수가 가능하도록 구현하는 연구를 수행하고 있어 앞으로 의료기기 개발의 패러다임에 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대한다” 라고 밝혔다.
황석원 교수는 “이번 연구결과는 생분해성 전자 소자를 바탕으로 하는 공학 기술과 의학적 치료·연구의 융합을 통해 다양한 급성 및 만성질환을 치료할 수 있는 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
◆용어설명
-뇌압 : 뇌 안의 뇌척수액의 압력
-생분해성 : 물질이 생체 내에 있는 혈액을 비롯해 다양한 영양분 및 조직과 기관 내에서 분해될 수 있는 성질
-뇌척수액 : 뇌실 (두뇌 내부) 및 척추의 중심관을 채우고 있는 액체