염증 유발 없이 ‘인체 재생’ 돕는 바이오 전자소재 개발

손상된 인체조직의 재생을 도울 수 있는 새로운 전자소자가 개발됐다. 

성균관대학교 전자전기공학부 손동희 교수는 전도성 하이드로젤 전극소재 및 전자소자를 개발했다. 이는 신축성과 접착성을 겸비해 생체조직과 같은 부드러움을 갖고 있으며, 전기 저항도 작아 근육 및 신경신호를 잘 전달하는 전도성도 갖고 있다.

손 교수는 소재의 개발에 그치지 않고, 이를 인체에 활용하는 두 가지 방법도 개발했다. 주사기법을 통해 생체에 직접 이식하는 방법과 뛰어난 접착성을 십분 활용해 바이오 전자스티커로 피부에 부착하는 방법이다. ‘손상된 생체조직에 장기간 안정적인 인터페이싱이 가능한 신축성 바이오 전자소자 시스템’이라 불린다. 여기서 말하는 인터페이싱(interfacing)이란, 신경이나 근육과 같이 생체조직에 부착한 전자소자가 조직의 재생을 돕는 일련의 작용을 의미한다. 이 과정에서 전자소자는 생체조직의 정상적인 움직임을 방해하지 않고, 생체로부터 나오는 신호를 측정하거나 반대로 생체조직으로 전기적 신호를 보내며 조직 재생을 돕는 역할을 수행한다.

근육과 신경 등의 심각한 손상이 발생했을 경우, 초기의 적절한 치료가 무엇보다도 중요하다. 치료 시기를 놓칠 경우 기능적 측면에서 장애가 발생할 수 있기 때문이다. 이번 손 교수가 개발한 소재와 시스템이 등장하기 전에도 손상된 조직의 회복을 돕기 위한 체내 이식형 소재와 시스템이 존재했으며 연구도 이루어지고 있었다. 다만 이전까지는 체내 이식되는 소재의 유연성이나 내구성 면에서 한계가 있었고, 이로 인해 이식된 후 염증을 유발하는 등의 문제가 있었다. 손 교수가 개발한 소재는 이런 문제를 해결했다는 점에서 각광받는다. 

손 교수는 주사기법으로 앞다리 근육이 심하게 손상된 실험용 쥐에 전도성 하이드로젤을 주입한 다음, 이로 인해 근육조직이 재생되는 효과를 확인했다. 시술 대상이 된 실험쥐는 3일 뒤 정상적으로 보행을 할 수 있게 됐다는 실험 결과도 확인됐다. 다른 한 가지 방법인 바이오 전자 스티커 시스템은 심전도 진단과 전기자극을 통한 심박 조율이 가능함을 입증함으로써 성과를 인정 받았다.

손 교수는 이번 소재 및 시스템 개발의 공로를 인정 받아, 과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’에서 4월의 과학기술인으로 선정됐다. ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 발굴하고 독려하기 위한 상으로, 매월 1명씩 선정하여 과학기술정보통신부 장관상과 함께 1천만 원의 상금이 수여된다.

<본 기사는 과학기술정보통신부에서 2024년 4월 3일 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 보도자료를 활용해 작성되었습니다. 해당 보도자료 원본은 정책브리핑 www.korea.kr 브리핑룸 - 보도자료 페이지에서 확인 가능합니다.>