국내 연구진이 무선 충전 가능한 뇌 이식 장치를 개발했다. 이식 후 체내에서 장기간 배터리 교체 없이 뇌 신경회로를 정교하게 조절할 수 있다. 뇌 기능 연구, 각종 뇌 질환 치료에 활용 가능하다.
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 정재웅 전기 및 전자공학부 교수팀이 김정훈 연세대 의대 교수팀과 함께 '뇌 완전 이식형 무선 광유전학 기기'를 개발했다고 26일 밝혔다.
김충연 KAIST 전기 및 전자공학부 박사과정, 구민정 연세대 의대 박사과정 연구원이 공동 제1 저자로 참여했다.
광유전학은 빛을 이용해 특정 신경세포만을 정교하게 제어할 수 있다. 뇌 기능을 밝히고 각종 뇌 질환을 치료할 해결책으로 주목받고 있다. 최근 개발된 무선 임플란트 기기들은 동물 행동을 제약하지 않아 복잡한 동물 실험을 구현할 수 있다. 다만 주기적으로 배터리 교체가 필요하거나 외부에서 전력을 공급받아야 한다.
연구팀은 배터리 무선 충전과 디바이스 무선 제어를 가능하게 만드는 무선 회로를 개발, 마이크로 발광다이오드(LED) 기반 탐침과 결합시켰다. 동물이 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리 무선 충전이 가능하다. 또 스마트폰 애플리케이션(앱)으로 광자극을 무선 제어할 수 있다. 무게는 1.4g으로 뇌 완전이식형 기기다. 연구팀은 또 주변 조직 손상을 막고자 기기를 부드러운 생체적합성 소재로 감쌌다.
연구팀은 이 기기를 쥐 두피 안에 완전 이식하고 기능을 확인했다. 또 코카인에 반복 노출된 쥐의 특정 뇌 부위에 빛을 전달, 광유전학이 코카인 중독 행동 제어에 적용될 수 있음을 보였다.
앞으로 기기를 더욱 소형화하고 MRI 친화적인 디자인으로 발전시키는 확장 연구도 계획 중이다.
정재웅 교수는 “개발된 장치는 체내 이식 상태에서 무선 충전이 가능하므로 배터리 교체를 위한 추가적인 수술 필요 없이 장기간 사용이 가능하다”며 “이 기술은 뇌 이식용 기기뿐 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에 범용적으로 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
