단국대학교 연구진이 체내에서 신경 신호를 측정하고 전기 자극을 전달하면서 빛까지 통과시키는 초소형 생체전극을 개발했다.
단국대는 송지현 기계공학과 교수 연구팀이 미국 코네티컷대학교, 성균관대학교 연구진과 공동으로 투명하고 유연한 생체전극을 개발했다고 밝혔다.
생체전극은 신경에서 발생하는 미세한 전기신호를 측정하거나 전기 자극을 전달하는 장치다. 기존 전극은 체액 속 이온 침투로 성능이 저하되거나 단단한 소재가 생체 조직에 부담을 줄 수 있다는 한계가 있었다.
연구팀은 전기적 힘으로 기능성 재료를 정밀하게 쌓는 전기수력학(EHD) 프린팅 기술을 활용해 이를 개선했다.
기판과 전도층, 보호층을 차례로 쌓고 제작 조건을 조절해 얇고 유연하면서도 체액 환경에서 안정적으로 작동하는 전극을 구현했다.
개발된 전극은 빛의 60% 이상을 투과시키면서 안정적인 전기적 성능을 유지했다. 반복적인 휘어짐과 전기 자극에도 성능을 유지했으며 가속 노화시험에서는 약 7.2년에 해당하는 장기 사용 가능성을 제시했다.
단국대 연구팀은 이번 공동연구에서 기능성 재료 설계와 EHD 프린팅 공정, 소자 제작을 담당했다.
송 교수는 “복잡한 반도체 공정 없이 초정밀 프린팅 기술만으로 장기간 안정적으로 작동하는 투명하고 유연한 생체전극을 구현했다는 데 의미가 있다”며 “신경 인터페이스와 빛을 이용한 뇌질환 치료, 체내 삽입형 헬스케어 기기 등에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 우수연구 신진연구 지원으로 수행됐으며 재료 분야 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 게재됐다.
다만 7.2년의 사용 가능성은 가속 노화시험을 통한 추정치로, 실제 인체 내 장기 사용 성능은 추가 검증이 필요하다.
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