뇌 질환을 연구하고, 치료 방법을 찾으려면 뇌가 보내는 신호를 측정하고 처리해야 한다. 뇌에 부착되는 '신경 프로브(neural probe)'는 미세한 생체 신호를 감지할 수는 있지만 이를 증폭시키고 처리할 수 없어 별도 증폭기가 필요했다. 국내 연구팀이 오랫동안 가정에서 널리 사용되고 있는 '잉크젯(inkjet) 프린터'에서 해법을 찾았다.
포스텍(POSTECH)은 정성준 신소재공학과·IT융합공학과 교수와 IT융합공학과 통합과정 이용우 씨가 김은희 세종충남대병원 교수, 영국 캠브리지대 조지 말리아라스 교수팀과 공동으로 생체 신호를 수집하고, 증폭과 처리를 동시에 수행하는 통합 센서를 개발했다고 14일 밝혔다.
잉크젯 인쇄 기술은 '피코리터(picoliter)' 단위의 매우 작은 잉크 방울을 종이나 기판에 뿌려 패턴을 인쇄하는 기술이다. 연구팀은 우선 뇌 표면에 잘 부착될 수 있는 유연한 소재로 머리카락 두께의 약 100분의 1 수준인 매우 얇은 기판을 만들었다. 또 잉크젯 기술을 이용해 생체 신호를 감지하는 센서와 이를 증폭·처리하는 센서를 하나의 기판 위에 인쇄했다. 신호 감지부터 처리까지 거의 동시에 진행할 수 있는 '뇌 신호 증폭 센서'를 개발한 것이다.
연구팀은 이어 쥐를 대상으로 개발한 센서 성능을 실험했다. 그 결과, 쥐의 대뇌 피질 부분에 부착된 통합 센서는 뇌에서 발생한 신호를 높은 해상도로 빠르게 기록했다. 기존 센서와 달리 신호 감지와 증폭, 데이터 처리를 거의 동시에 진행해 처리 속도와 해상도를 높이는 데 성공했다.
정성준 교수는 “원하는 부분에 자유롭게 패턴을 인쇄할 수 있어 이를 적용하면 추후 개인 맞춤형 생체 신호 측정기기를 제작할 수 있다”며, “새로운 센서-신호처리 패러다임으로 뇌 질환 연구·치료에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
한국연구재단 기초연구사업과 과학기술정보통신부 '지역의 미래를 여는 과학기술 프로젝트' 지원으로 수행된 이번 연구성과는 조만간 재료과학 분야 권위지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 속표지 논문(inside cover image)으로 게재될 예정이다.
포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
