다아라 매거진 _ 2018.10

기술뉴스

[기술뉴스] 전자소자, 인체 이식 가능해졌다

신경보철 및 바이오센서 등 생체전자기기 응용 기대

[기술뉴스] 전자소자, 인체 이식 가능해졌다 - 다아라매거진 기술뉴스
고성능, 고안정성을 지닌 플라스틱 논리소자 및 결정화된 전도성고분자의 세부구조 및 미래 인체친화형 헬스케어 기기의 모식도


유기생체전자소자는 기존의 무기물 및 탄소 기반 소자보다 우수한 생체신호 감지능력, 기계적 유연성, 생체적합성과 낮은 공정비용 등의 특성에 따라 차세대 인체 이식용 전자의료기기의 핵심기술로 주목받고 있다. 하지만 인체 내 장시간 사용 시 필요한 체내 구동 안정성과 고온·고압 멸균처리 중 발생하는 변성이 약점으로 지적돼 왔다.

이에 국내 연구진은 인체 이식용 전자의료기기의 성능과 안정성을 높이는 전자소자 개발에 성공했다. 윤명한·이광희 교수(광주과학기술원) 연구팀이 고온·고압의 멸균처리 후에도 체내에서 장시간 안정적으로 작동하는 고성능 플라스틱 전해질 전자소자를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 유기생체전자소자의 한계를 극복하기 위해 계면활성제와 가교제 등 첨가제를 추가하는 기존의 개선방식 대신 근본적인 재료공학적 접근법을 통해 높은 성능과 안정성의 동시 확보를 시도했다.

특히, 유기생체전자소자 개발 분야에서 가장 대표적인 물질인 전도성 고분자(PEDOT:PSS)의 미세구조를 분석해 첨가제 없이 활성층 고분자 물질의 고결정성 분자 재배열 유도만으로도 전해질 트랜지스터의 소자 성능과 수용액상 안정성이 극대화한다는 사실을 규명했다.

아울러, 이 같은 고결정성 고분자의 안정성에 따라 플라스틱 전자소재를 이용한 생체전자소자가 생체 이식형 의료기기의 미생물 멸균 과정에서 주로 쓰이는 고온·고압의 오토클레이브(Autoclave) 처리 이후에도 고성능·고안정성을 유지할 수 있다는 점을 확인했다.

윤명한 교수는 “생체전자소자 개발을 위해 필수적인 전도성 고분자 물질의 성능 향상과 용액 안정성을 비교적 간단한 용역매개 결정화법을 통해 확보한 것”이라며 “향후 생체전자소자 상용화와 사물인터넷(IoT) 기반의 유연 광센서나 수계 유기전극 기반 촉매 개발에도 기여할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.

윤 교수 측은 “생체전자기기는 실시간 생분자 탐지, 부정맥탐지 등의 의료용기기 등 여러 분야에 활용이 가능해 그 유망성이 높으므로, 이 연구에서 제시한 접근법은 향 후 고성능 고안정성 생체전자소자 상용화에 큰 진전을 가져올 것이라 기대한다”고 설명했다.

덧붙여 “유기생체전자분야는 그 유망성에 비해 연구적 접근이 힘들어, 미국 및 유럽의 몇몇 연구그룹들이 대부분의 연구를 수행하는 실정이었다. 하지만 이번 연구를 통해 얻을 핵심기술을 통해 우리나라에서도 이 분야로의 연구가 활발히 이루어질 수 있을 것이라 예상된다”고 윤 교수는 말했다.

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