나노기술 및 정책 정보

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바이오 전자 장치를 신뢰할 수 있는 기능은 생체 조직과 일안정적이고 전도성이 있는 인터페이스를 필요로 함. 바이오 전자 장치와 생체 조직의 통합은 일반적으로 물리 부착 혹은 수술 봉합에 의존하는 데 이런 방법은 비적응 접촉, 불안정한 고정, 조직 손상 혹은 휴터 형성 등과 같은 도전에 직면함.

최근 중국 난팡(南方, 남방) 과학기술 대학교 궈촨페이(郭傳飛, 곽전비) 교수 연구팀은 미국 매사추세츠 공과대학교(Massachusetts Institute of Technology, MIT) 자오쉬안허(趙選賀, 조선하) 교수 연구팀과 공동 연구를 통해, 그래핀 나노 복합 소재 박층(薄層)에 기반하여 전자 바이오 부착 인터페이스를 개발하였는데 동 인터페이스는 신속하고(5초 내에 부착을 형성함) 견고하며(인터페이스 인성 > 400 Jmm-2) 필요에 따라 분해 가능한 통합 바이오 전자 장치를 제공할 수 있음.

연구팀은 그래핀 나노 복합 소재 박층(薄層)에 기반한 전자 바이오 부착 인터페이스의 전도율(> 2.6 S m-1)은 양 방향 바이오 전자통신을 한층 더 원활하게 함. 이체(離體) 돼지와 체내 실험용 큰 생쥐 모델에 기반하여 전자 바이오 부착 인터페이스는 생체 호환성, 적합성, 기계적 및 전기적 안정성, 기록 및 자극 기능을 가지고 있음.

연구팀의 관련 성과는 조직-장치 통합과 바이오 집적 전자 장치의 성능 강화를 위해 전망이 밝은 전략을 제공하였음.

연구팀은 바이오 전자 장치와 다양한 체내 조직의 부착을 높은 강도로 구현하고, 양 방향 전자 생리 신호의 전달 및 비 침습 탈착과 부착을 실현하였음. 연구팀이 구현한 방식은 전통적인 수술 봉합과 물리 부착 등 통합 방식에 비해 큰 잠재력을 가지고 있음.

연구팀은 이번 연구를 통해 개발한 소재, 방법과 개념을 이용하여 장기간 바이오 조직과 임플란트(implant) 장치가 통합 방법에서 직면한 어려움과 도전적인 난제를 해결한 동시에 다양한 바이오 부착 가능한 전자 디바이스 개발과 휴먼-컴퓨터 인터렉션(human-computer interaction) 방식의 응용을 위해 새로운 기회와 아이디어를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Nature Materials’ ("Electrical bioadhesive interface for bioelectronics") 지에 게재됨.