국내 연구진, 개구리 발바닥 본따 '생체 삽입형 전자패치' 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 개구리의 발바닥을 본따 점·탈착 시 화학적 잔류물이 없는 청정한 생체 삽입형 전자패치가 개발됐다.
 
한국연구재단은 성균관대학교 방창현·손동희 교수팀이 개구리 발바닥을 모사해 화학점착제 없이 생체 내 역동적인 움직임과 수분환경 등에서도 고접착 상태를 유지할 수 있는 생체친화성 전자패치를 개발했다고 26일 밝혔다.

두 이종 물질이 합쳐진 소재를 기반으로 제작된 하이브리드 미세구조의 이 전자패치는 개구리 발바닥을 모사한 생체접착 소재가 활용됐다.

이는 수소결합(물리적 정전기), 모세관력 및 흡입응력(기계적 상호작용)을 기반으로 접착을 유도해 체액이 항상 존재하는 생체조직에서 안정적인 접착력과 탈착 시 화학적 잔류물이 없는 특성을 갖는다.

기존 생체 삽입형 전자패치들은 주로 의료용 봉합사를 이용하거나 생체접착 화학소재들을 이용해 부착했다.

하지만 의료용 봉합사를 이용하면 환자는 추가적인 장기손상의 부담이 있고 화학적 접착제를 사용한 경우에는 점·탈착 시 발생하는 잔여물로 생물학적 거부반응이나 유착의 부작용이 발생할 가능성이 높다.

최근에는 유연 고분자소재 기반의 건식 접착제가 적용되고 있으나 아직 기술적 한계가 있다.

이에 따라 연구팀은 개구리 발바닥을 본뜬 미세구조기반 탄성고분자와 하이드로젤(하이브리드 접착소재)의 표면접착력 및 정전기력과의 열역학적 평형 메커니즘을 최초로 규명, 생체표면에 화학적 잔류물 없이 지속가능한 생체 조직 접착력을 갖는 전자패치를 개발했다.

연구팀은 이어 높은 조직 접착능력을 갖는 생체친화성 청정 접착 바이오소자를 이용해 설치류 좌골 신경, 뇌 근육 및 인간 피부에 이르는 다양한 조직에서 생성되는 전기 생리학적 신호들에서 장기간 신뢰성 높은 측정이 가능하다는 것도 검증했다.

추후 동물실험 등을 통해 지속적인 안전성 검증을 거치면 실제응용이 가능할 것으로 보고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업의 지원으로 진행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 지난해 11월 15일 온라인 게재됐다.(논문명:Electrostatic-mechanical synergistic in situ multiscale tissue adhesion for sustainable residue-free bioelectronics interface)


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