한국 연구진, 실시간 뇌 모니터링·약물 전달 가능한 유연 3D 신경 인터페이스 개발

뉴런의 전기적 활동을 측정하는 것은 뇌 과학과 신경 의학에 필수적이지만, 부작용 없이 오래 지속되는 뇌 임플란트 칩 개발은 난제였습니다. 한국 과학자들이 실시간 국소 뇌 활동 기록과 혁신적 미세유체 채널을 통한 지속적 약물 전달을 동시에 수행하는 유연 다기능 신경 인터페이스를 개발했습니다. 이 설계는 조직 반응을 줄여 신경과학과 신경의학에 폭넓게 응용될 전망입니다.

뇌파 측정의 진화와 과제

두피 전극 뇌파(EEG)를 넘어 뇌 내부에서 직접 신호를 얻는 신경 인터페이스 장치가 일상생활 중에도 작동한다면 뇌과학과 신경의학은 새로운 차원으로 도약할 것입니다. 하지만 생체 이물 반응(염증 등)이 전극 성능을 시간이 지날수록 저하시키는 것이 큰 걸림돌이었습니다. 전극이 뇌와 접촉하는 부위에 항염증 약물을 국소 투여할 수 있다면 어떨까요?

마이크로니들 어레이와 미세유체 채널의 융합

연구팀은 여러 폴리머 층을 전략적으로 적층·미세가공해, 도전 라인과 평행한 평면에 미세유체 채널을 내장하는 데 성공했습니다. 유연한 3D 구조에서 마이크로니들 어레이가 넓은 영역의 신경 신호를 모으고, 얇은 금속 도전 라인이 외부 회로로 신호를 전달합니다. 미세유체 채널은 약물 저장소와 연결돼 마이크로니들 쪽으로 지속적인 약물 흐름을 만듭니다.

생체 실험 검증과 응용 전망

살아있는 쥐 뇌 임플란트 실험과 바늘 주변 조직의 약물 농도 분석으로 검증했습니다. "우리 장치는 마비 환자가 생각만으로 로봇 팔다리를 조종하는 뇌-기계 인터페이스나, 전기·화학적 자극으로 신경질환을 장기 치료하는 데 적합할 것입니다."라고 한국기계연구원 강유나 박사는 말했습니다.