인체 이식형 전자소자 개발 "성공"
인체 이식형 전자소자 개발 "성공"
  • 함예솔
  • 승인 2018.09.24 08:30
  • 조회수 1839
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

국내 연구팀이 인체 이식용 전자의료기기의 성능과 안정성을 높이는 전자소자 개발에 성공했습니다. 광주과학기술원 윤명한·이광희 교수연구팀은 고온·고압의 멸균처리 후에도 체내에서 장시간 안정적으로 작동하는 고성능 플라스틱 전해질 전자소자를 개발했다고 합니다. 이는 향후 신경보철 및 바이오센서 등의 생체전자기기에 응용될 전망입니다. 

 

유기생체전자소자는 전도성 고분자물질 기반의 생체전자인터페이스 소자입니다. 체내 생체신호 및 이온 단백질 농도 측정, 신경세포와 심근세포의 전기·이온성 자극 등에 응용됩니다. 또한 기존의 무기물 및 탄소 기반 소자와 비교해 월등한 생체신호 감지능력, 기계적 유연성, 생체적합성과 낮은 공정비용 등의 특성을 가지고 있습니다.

 

이에 유기생체전자소자는 차세대 인체 이식용 전자의료기기의 핵심기술로 떠올랐는데요. 하지만 인체 내 장기간 사용 시 필요한 체내 구동 안정성과 고온·고압 멸균처리 중 발생하는 변성이 약점으로 지적돼왔습니다. 

 

고성능, 고안정성을 지닌 플라스틱 논리소자 및 결정화된 전도성고분자의 세부구조와 미래 인체친화형 헬스케어 기기의 모식도. 출처: 한국연구재단
고성능, 고안정성을 지닌 플라스틱 논리소자 및 결정화된 전도성고분자의 세부구조와 미래 인체친화형 헬스케어 기기의 모식도. 출처: 한국연구재단

이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 계면 활성제와 가교제 등 첨가제를 추가하는 기존의 개선 방식 대신 근본적인 재료공학적 접근법을 통해 높은 성능과 안정성의 확보를 동시에 하기 위한 시도를 했습니다. 

 

연구팀은 유기생체전자소자 개발 분야에서 가장 대표적인 물질인 전도성 고분자(PEDOT:PSS)의 미세구조를 분석했습니다. 첨가제 없이 활성층 고분자 물질의 고결정성 분자 재배열 유도만으로도 전해질 트랜지스터의 소자 성능과 수용액상 안정성이 극대화한다는 사실을 규명했습니다. 

 

기존 PEDOT:PSS와 결정화된 PEDOT:PSS 기반 논리소자의 장기간 물 속 구동시 성능저하 등고선 및 오토클레이브 멸균 처리 전후의 출력곡선 비교. 출처: 한국연구재단
기존 PEDOT:PSS와 결정화된 PEDOT:PSS 기반 논리소자의 장기간 물 속 구동시 성능저하 등고선 및 오토클레이브 멸균 처리 전후의 출력곡선 비교. 출처: 한국연구재단

또 연구팀은 이 같은 고결정성 고분자의 안정성에 따라 플라스틱 전자소재를 이용한 생체전자소자가 생체 이식형 의료기기의 미생물 멸균 과정에서 주로 쓰이는 고온·고압의 오토클레이브(Autoclave) 처리 이후에도 고성능·고안정성을 유지할 수 있다는걸 확인했습니다.

 

향후 생체전자기기는 실시간 생분자 탐지, 부정맥탐지 등의 의료 기기 등 여러분야에 활용이 가능합니다. 이 연구에서 제시한 접근법은 향후 고성능 고안정성 생체전자 소자 상용화를 크게 진전시킬 것으로 기대됩니다. 

 

윤명한 교수는 "생체전자소자 개발을 위해 필수적인 전도성 고분자 물질의 성능 향상과 용액 안정성을 비교적 간단한 용역매개 결정화법을 통해 확보한 것"이라며 "향후 생체전자소자 상용화와 사물인터넷(loT) 기반의 유연 광센서나 수계 유기전극 기반 촉매 개발에도 기여할 수 있을 것"이라고 전했습니다. 이 연구는 국제학술지 <네이처 커뮤니케이션즈>에 게재됐습니다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길 30 2층
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2019 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트