나노기술 및 정책 정보

• 목록

뇌의 도파민 분자 활동은 동기 부여, 운동 조절, 강화 및 보상과 같은 중요한 기능과 관련이 있음. 연구원과 임상의는 일반적으로 탄소로 만든 전기 화학적 마이크로 센서를 통해 뇌의 신경 전달 물질 활동을 모니터링함. 그러나 제한된 감도로 인해 기존 마이크로 센서는 도파민 수준의 큰 변화만 감지할 수 있음. 또한 한 번에 뇌의 한 사이트에서만 기록할 수 있음.

뇌에서 도파민 활동의 다중 사이트 매핑을 하기 위해 뉴욕 대학의 연구진은 최근 나노흑연 탄소라고하는 탄소 나노물질을 사용하여 평면 마이크로 센서를 개발하여, 전기 화학 미이크로 센서의 성능을 향상시키는 새로운 방법을 발견함.

연구진은 가전 제품에서 칩을 만드는 데 사용되는 것과 유사한 나노 제조 기술을 사용하여 여러 평면 전기 화학 마이크로 센서 배열을 만들었음. 특히 중요한 사실은 나노흑연 탄소의 재료 구조를 엔지니어링하여 센서 성능을 조정할 수 있다는 것임.

센서 성능은 재료 구조에 의해 제어되기 때문에 작동 전압을 낮춰도 센서 성능은 변하지 않아야 하지만, 연구진은 작동 전압을 줄임으로써 도파민 분자에 대한 센서 출력의 진폭이 증가한다는 놀라운 관찰을 함.

연구진은 수 차례 추가 실험과 이론적 시뮬레이션을 통해 초기 관찰을 입증했을 뿐만 아니라 놀라운 관찰 뒤에 있는 물리학을 설명할 수 있었음. 또한, 새로운 전압 의존 현상을 재료 구조 엔지니어링 접근 방식과 결합하여 고성능의 센서를 시연함.

본 연구 성과는 Biosensors and Bioelectronics ("Anomalous sensitivity enhancement of nano-graphitic electrochemical micro-sensors with reducing the operating voltage")에 게재됨.