개구리 발바닥 본뜬 생체 삽입형 전자패치 나왔다

[아이뉴스24 정종오 기자] 개구리의 발바닥을 본뜬 하이브리드 미세구조를 기반으로 점·탈착할 때 화학적 잔류물이 없는 청정한 생체 삽입형 전자 패치가 개발됐다. 이를 응용하면 여러 생체 신호를 파악할 수 있다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 성균관대 방창현 교수팀, 손동희 교수팀(제1저자 성균관대 김다완 박사, 대구경북첨단의료산업진흥재단 송강일 박사)이 공동연구를 통해 화학점착제 없이 생체 내 역동적 움직임과 수분환경 등에서도 고접착 상태를 유지할 수 있는 생체친화성 전자 패치를 개발했다고 26일 발표했다.

개구리 발바닥을 본뜬 생체접착 소재는 수소 결합(물리적 정전기), 모세관력과 흡입 응력(기계적 상호작용)을 기반으로 접착을 유도한다. 체액이 항상 존재하는 생체조직에 안정적 접착력과 탈착할 때 화학적 잔류물이 없는 특성을 갖도록 설계됐다.

기존 생체 삽입형 전자패치들은 주로 의료용 봉합사를 이용하거나 생체접착 화학소재들을 이용해 부착했다. 의료용 봉합사를 이용한 경우 환자의 추가적 장기손상의 부담이 있다. 화학적 접착제를 사용한 경우, 점·탈착할 때 발생하는 잔여물로 생물학적 거부반응이나 유착의 부작용이 발생할 가능성이 높은 문제가 있었다.

연구팀은 개구리 발바닥을 본뜬 미세구조기반 탄성고분자와 하이드로젤(하이브리드 접착소재)의 표면접착력, 정전기력과 열역학적 평형 메커니즘을 최초로 규명했다. 생체 표면에 화학적 잔류물이 없이 지속 가능한 생체 조직 접착력을 갖는 전자패치를 내놓았다.

높은 조직 접착 능력을 갖는 생체친화성 청정 접착 바이오소자를 이용해 설치류 좌골 신경, 뇌 근육과 인간 피부에 이르는 다양한 조직에서 생성되는 전기 생리학적 신호들(심전도, 근전도, 뇌전도 등)에 대해 장기간 신뢰할 수 있는 측정이 가능함을 확인했다.

앞으로 동물 실험 등을 통해 지속적 안전성 검증을 거쳐 실제 응용이 가능할 것으로 보고 있다.

방창현 교수는 "환경에 적응하고 살아남기 위한 생물들의 지혜로운 방식을 관찰하고 분석해 우리가 가진 다양한 문제들을 해결하고 또 여러 의료, 산업분야에 적용할 수 있는 연구를 계속할 것"이라고 말했다.

연구 성과(논문명: Electrostatic-mechanical synergistic in situ multiscale tissue adhesion for sustainable residue-free bioelectronics interface)는 국제학술지‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’2021년 11월 15일 온라인에 실렸다.

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