인체 재생 돕는 전자소자 개발…4월 과기인에 손동희 성균관대 교수

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 손상된 생체조직 등에 접착시켜 재생·회복을 돕는 신축성 바이오 전자소자 시스템을 개발한 손동희 성균관대학교 전자전기공학부 교수가 4월의 과학기술인으로 선정됐다. 해당 기술은 로봇보조 기반의 보행재활기술을 최초로 구현할 수 있게 했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 손동희 교수를 선정했다고 3일 밝혔다.

이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 상이다.

손 교수는 손상된 신경 및 근육, 심혈관 조직에 간편하게 접착해 장기간 안정적인 인터페이싱이 가능한 신축성 바이오 전자소자 시스템을 개발해 로봇보조 기반의 보행재활기술을 최초로 구현한 공로를 인정받았다.

인터페이싱은 신경·근육 등 생체조직에 부착한 전자소자가 이들 조직의 움직임을 방해하지 않고, 생체신호를 고민감도로 측정하거나 전기신호를 보내 조직의 재생을 돕는 일련의 작용을 의미한다.

근육과 신경이 심각하게 손상된 경우 초기에 적절한 치료를 받지 못하면 기능적 결손과 장애가 발생할 수 있다. 이에 손상 조직의 회복을 촉진하는 체내 이식형 소자와 보행보조로봇 같은 웨어러블 장치를 통합한 바이오 전자소자 시스템 개발이 활발하게 이뤄지고 있다. 하지만 기존 시스템은 소재의 유연성과 내구성이 부족해 이식 후 생체조직에 염증을 유발하는 등 어려움이 있었다.

손 교수는 생체조직처럼 부드럽고 신축성과 접착성이 우수하며, 전기 저항이 작아 근육과 신경의 신호를 잘 전달하는 하이드로젤 전극소재 및 전자소자를 개발했다.

나아가 이들을 주사로 생체에 이식하는 방법과 바이오 전자스티커로 피부에 부착하는 두 가지 방법으로 '생체조직에 인터페이싱 가능한 신축성 바이오 전자소자 시스템'을 개발했다.

먼저 주사형 시스템으로 앞다리 근육이 심하게 손상된 실험쥐에 전도성 하이드로젤을 주사한 후 근조직 재생 효과를 확인했다. 또한 근조직이 손상된 실험쥐의 말초신경에 전기 자극을 주고, 이때 발생한 근전도 신호로 보행보조로봇을 작동시켜 재활을 돕자 실험쥐는 3일 만에 정상적 보행이 가능해졌다. 해당 연구내용은 국제학술지 '네이처(Nature)'에 2023년 11월 발표됐다.

또한 스티커형 시스템으로 수축과 이완을 반복하는 동물의 심외막에 수술을 통한 바느질 없이 접착성이 우수한 바이오 전자스티커를 장기간 부착하는 데 성공했다.

실험 결과 바이오 전자스티커는 한 달 동안 안정적으로 심전도를 계측해 부정맥 등 심전도 진단과 전기자극을 통한 효과적인 심박조율이 가능함을 증명했다. 관련성과는 2023년 9월 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 소개됐다.

손 교수는 "주사형과 스티커형 바이오전자소자 시스템 원천기술을 개발하고 실험을 통해 심혈관계와 신경근계 중증 질환 정밀 진단과 재생·재활 치료 효과가 향상됨을 확인했다"며 "향후 장시간 안정적인 전기생리학적 신호 계측 및 자극 성능을 갖는 차세대 전자약으로 발전시켜 체내 다양한 장기의 정밀 진단 및 치료에 도움을 주고 싶다"고 말했다.


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