나노기술 및 정책 정보

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부드럽고 가단성이 있는 살아있는 세포를 단단하고 유연하지 않은 전자 장치와 결합하는 것은 어려운 작업이 될 수 있음. 시카고 대학의 연구진은 미세한 구조를 사용하여 생체 전자 공학을 하향식 대신 상향식으로 구축함으로써 이러한 문제를 해결할 새로운 방법을 개발함.

연구원들은 생물학적 조직과 원활하게 인터페이스할 수 있는 전자 장치를 만드는데 매우 관심이 있음. 이러한 장치는 세포와 조직이 어떻게 작동하는지 조사하기 위한 도구 또는 파킨슨 병이나 심장 문제를 치료하기 위한 조직 자극과 같은 의료 기기로 사용될 수 있음.

일반적으로 이러한 생체 전자 공학은 전자 공학이 이미 조립되어 생물학적 시스템에 맞게 작게 만들어지는 하향식 접근 방식을 통해 생성됨. 그러나 Assoc. Bozhi Tian 교수와 그의 팀은 다른 방법을 사용함. 연구진은 미셀이라고 하는 작은 빌딩 블록이 모여 탄소 기반 생체 전자 공학을 형성하는 상향식 접근 방식을 취함.

미셀은 물과의 상호 작용으로 인해 구형 구조를 형성할 수 있는 분자 모음임. 이러한 독특한 구조는 세제가 기름을 제거하는 방법 또는 신체가 특정 지방을 처리하는 방법과 같은 많은 중요한 생물학적 및 화학적 과정에서 필수적인 역할을 함.

작은 미셀이 함께 모여 나노다공성(극히 작은 구멍으로 덮인)의 매우 얇은 시트를 형성하여 훨씬 더 많은 유연성을 갖게 하며, 이 기공은 표면적을 증가시켜 더 많은 접촉과 더 나은 인터페이스를 허용함. 기공은 또한 생체 전자 장치의 유연성을 개선하는데, 이는 생체 전자 장치가 연질 생물학적 막과 잘 맞을 수 있어야하기 때문에 중요함.

이 논문의 공동 제1저자이자 화학 대학원생인 Aleksander Prominski는 “이 연구는 생체 전자 공학을 위해 미셀 기반의 현미경 자기 조립을 사용하는 최초의 연구로, 바이오 인터페이스를 구축하기 위해 에너지 저장과 같은 다른 분야에서 더 많은 이론을 찾아야한다”고 제안함.

이 접근 방식의 또 다른 장점은 장치 구축의 다양성임. 바이오 일렉트로닉스를 만드는 것은 빌딩 블록을 바꾸는 것만큼이나 간단함.

Pritzker 분자 공학 대학원의 대학원생이자 이 논문의 공동 제1저자인 Lingyuan Meng은 “우리의 다공성 탄소막은 생물 물리학적 감지와 자극이 가능하다.”며, “이 기술은 간질이나 파킨슨 병과 같은 상태를 해결하기 위한 임상 응용도 할 수 있다.”라고 말함.

본 연구 성과는 Nature Nanotechnology ("Micelle-enabled self-assembly of porous and monolithic carbon membranes for bioelectronic interfaces")에 게재됨.