UNIST "세계 최초 종이형 무선 전기자극 물질 개발"

(울산=뉴스1) 조민주 기자 = 종이처럼 접고 잘라 맞춤형으로 제작할 수 있는 무선 전기자극 물질이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 김지윤·차채녕·송명훈 신소재공학과 교수팀이 무선 전기자극 기능을 가진 유연하고 생분해 가능한 '종이형 전기자극 물질'을 세계 최초로 발견했다고 9일 밝혔다.

이 물질은 나노 재료를 사용해 자르거나 접어도 기능을 잃지 않고 사용할 수 있다.

연구팀은 먼저 외부 자기장에 반응해 전기자극을 생성할 수 있는 자기전기 나노입자를 합성했다. 서로 다른 물질로 이뤄진 코어(알맹이)와 쉘(껍데기)이 맞붙은 형태로 합성된 '코어@쉘' 형태의 나노결정이다.

합성된 나노입자는 외부 자기장에 반응해 변형을 일으키는 자왜(Magnetostrictive)코어와 이 변형을 전기자극으로 변환하는 압전(Piezoelectric)쉘로 이뤄진다. 이 특성을 활용하면 배터리 없이 무선으로 신체내부에 전기자극을 줄 수 있다.

연구팀은 개발한 나노입자를 쉽게 분해되는 생분해성 나노섬유(Biodegradable Nanofiber) 내부에 결합했다. 종이 형태의 생분해 가능한 다공성 무선 전기자극 재료를 만든 것이다.

시험관 내 실험을 통해 무선 전기자극 효과와 신경세포 활동 촉진 효과를 동시에 검증했다.

제작된 물질은 종이처럼 부드럽고 유연하다. 뇌 모형과 같은 울퉁불퉁하게 굴곡진 표면을 따라 밀접하게 부착할 수 있다. 필요한 모양에 따라 잘라서 사용하더라도 기능을 잃지 않는다.

손상된 신경을 재생시키기 위한 원통 모양의 신경 유도 도관(nerve guide Conduit)을 400마이크로미터 반지름으로 제작할 수 있을 만큼 뛰어난 가공성도 보였다. 물질은 재생이 필요한 세포의 방향에 따라 맞춤형 제작을 할 수 있다.

생분해 속도 또한 조절이 가능하다. 전기자극이 필요한 기간에 맞게 특성을 설정하고 기간이 지나면 자연스럽게 생분해되는 것이다.

김지윤 신소재공학과 교수는 "개발된 재료는 고유의 기능을 유지하며 장기크기인 수십㎝ 단위부터 신경세포의 크기인 마이크로미터 단위까지 자유롭게 크기를 조절할 수 있다"며 "광범위한 의료분야에서 신속한 프로토타입 제작과 더불어 효과적인 맞춤형 전기자극 치료 솔루션의 개발을 앞당길 것"이라고 전했다.

이번 연구는 최준규, 김선태, 이아영 박사가 제 1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지인 '어드벤스드 머터리얼즈'(Advanced Materials)에 5월 2일 정식출판됐으며 표지 논문으로 선정됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 이뤄졌다.

minjuman@news1.kr