DGIST 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀이 뇌 깊은 곳에 약물을 정밀하게 전달할 수 있는 뇌 삽입형 무선 신경 인터페이스를 개발했습니다.

이 장치는 유연한 소재 기반의 마이크로펌프와 미세 채널 구조를 적용해 외부 장비 없이도 원하는 시점과 위치에 정확하게 약물을 주입할 수 있어서, 연구팀은 이 기술이 파킨슨병, 간질 등 난치성 뇌 질환 치료에 활용될 것으로 기대하고 있습니다.

뇌 질환 치료의 가장 큰 어려움은 뇌를 둘러싸고 있는 특수한 방어막인 혈뇌장벽으로, 뇌혈관 내피세포가 단단히 연결되어 뇌를 세균, 독성물질 등으로부터 보호하지만, 동시에 대부분의 약물이 뇌 속으로 들어가는 것을 막는 역할을 하고 있어서 약물이 목표 부위에 도달하기 어렵고 전신 투여 시 부작용 위험이 큽니다.

기존 약물 주입 장치도 외부 펌프와 관을 사용해야 해 환자의 움직임을 제한하고, 장기간 사용이 힘들다는 한계가 있었습니다.

장경인 교수팀은 유연한 구조의 삽입형 장치를 설계해서, 위장 연동운동을 모사한 마이크로펌프와 경사진 노즐 디퓨저 채널을 적용해 역류 없는 정밀 약물 전달을 구현했으며, 무선 제어 모듈을 통해 주입 속도와 용량을 실시간으로 조절할 수 있도록 했습니다.

연구팀은 장치 성능 검증을 위해 뇌 모사체에서 실험을 진행한 결과, 약물이 역류 없이 일정한 속도로 전달됐고, 무선 신호에 따라 주입 속도와 용량도 자유롭게 조절할 수 있습니다.

또 모든 구성 요소가 부드러운 소재로 제작돼 뇌 조직과 잘 적합하며 안정적으로 삽입되고 구동되는 것도 입증됐습니다.

이번 연구를 통해 개발된 뇌 삽입형 무선 신경 인터페이스는 외부 장비에 의존하지 않고 정밀하게 약물을 전달할 수 있는 새로운 플랫폼으로, 기존 방식의 한계를 극복했다는 평가를 받고 있습니다.

장경인 교수는 "이번 연구에서 개발한 장치는 뇌 깊은 부위까지 무선으로 정밀 약물 전달을 가능하게 했다"라며, "앞으로 임상 적용을 위해 장기적 안정성을 검증하고, 다양한 신경질환 치료 플랫폼으로 확장해 나갈 것"이라고 밝혔습니다.

한편, 이번 연구는 산업통상자원부 산업기술 알키미스트 프로젝트와 과학기술정보통신부 나노 및 소재 기술 개발 사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 ‘npj Flexible Electronics’에 8월 호에 게재됐습니다.