화학 잔류물 없는 생체 삽입형 전자패치 개발

청정부착이 가능한 생체친화성 전자 패치 개념도. 사진=방창현 성균관대 교수

개구리 발바닥을 모사한 하이브리드 미세구조를 기반으로 점·탈착 시 화학적 잔류물이 없는 청정한 생체 삽입형 전자패치가 개발됐다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 성균관대 방창현 교수팀, 손동희 교수팀(제1저자 성균관대 김다완 박사, 대구경북첨단의료산업진흥재단 송강일 박사)이 공동연구를 통해 화학 점착제 없이 생체 내 고접착 상태를 유지할 수 있는 생체친화성 전자패치를 개발했다고 26일 밝혔다.

개구리 발바닥을 본뜬 생체 접착 소재는 수소 결합, 모세 관력 및 흡입 응력을 기반으로 접착을 유도한다. 체액이 항상 존재하는 생체 조직에 안정적인 접착력과 탈착 시 화학적 잔류물이 없는 특성을 갖도록 설계됐다.

기존 생체 삽입형 전자패치는 의료용 봉합사 또는 생체 접착 화학소재가 이용됐다.

의료용 봉합사는 추가적인 장기 손상 부담이 있고, 화학적 접착제 사용 시 점·탈착 간 잔여물로 인해 생물학적 거부반응이나 유착 부작용 발생 가능성이 컸다.

연구팀은 개구리 발바닥을 본뜬 미세구조기반 탄성 고분자와 하이드로젤(하이브리드 접착소재) 표면접착력 및 정전기력과 열역학적 평형 메커니즘을 최초로 규명했다. 이를 통해 생체 표면에 화학적 잔류물 없이 지속 가능한 형태를 만들었다.

생체친화성 전자패치를 통해 설치류 좌골 신경, 뇌 근육 및 인간 피부에 이르는 다양한 조직에서 생성되는 심전도, 뇌전도 등 전기생리학적 신호에 대해 장기간 신뢰할 수 있는 측정 가능성도 확인했다.

방 교수는 “향후 안전성 검증을 거쳐 체내 장기뿐만 아니라 피부 등 인체 내외 조직 상처봉합, 지혈을 위한 바이오 접착제로 활용할 수 있을 것”이라며 “장기간 모니터링이 가능한 신경-기계 인터페이스 시스템에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업 등 지원으로 진행된 이번 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 2021년 11월 15일 온라인 게재(출간본 표지 논문 선정)됐다.

이인희기자 leeih@etnews.com

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