‘뉴럴링크’를 뛰어넘을 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스 개발

뉴럴링크의 문제점을 해결할 수 있는 차세대 인체삽입형 초미세 패터닝 기술 개발

▲ 이미지. Unsplash


일론머스크의 뉴럴링크가 올해 사람을 대상으로 한 임상실험에 돌입해 환자의 생각만으로 컴퓨터의 마우스를 움직이는데 성공했다. 

하지만 이를 위해 삽입되는 뇌-컴퓨터 연결소자는 생체조직과 달리 단단하고 건조해 장기간 삽입 시 면역반응에 의한 부작용이 우려된다. 

이에 따라 전세계에서 생체조직과 같이 부드러운 하이드로젤을 이용한 생체삽입소자를 활발히 개발하고 있다. 하지만 작은 뇌세포에서 나오는 신호를 정밀하게 읽어낼 수 있도록 이를 미세 패터닝하는 기술은 개발이 까다로운 실정이다.

서울대 기계공학부 고승환 교수와 카이스트 김택수 교수 공동연구팀은 젤리처럼 부드러운 전도성 하이드로젤을 머리카락보다 20배 얇은 두께로 패터닝 할 수 있는 기술을 개발하였다. 전도성 고분자와 투명한 기판 사이에 레이저를 조사하면 계면에 집중된 광열 에너지를 통해 기판과 전도성 고분자 사이에 강한 결합이 만들어지게 되며 원하는 부분만 패턴으로 만들 수 있게 된다.

이번 연구를 통해 개발된 부드러운 생체삽입 소자는 기판과의 강한 결합력을 지니고 있어, 오랜 시간동안 생체내에서 안정적으로 구동될 수 있어 뉴럴링크가 갖고 있는 안정성에 대한 문제점을 해결할 새로운 방안으로 기대된다.

연구팀은 전도성 고분자와 투명한 기판의 계면에 레이저 광열에너지를 집중시킴으로써 두 소재 사이의 강한 결합을 만들었고, 레이저에 의한 전도성 고분자의 상 분리를 통해 부드러운 하이드로젤로의 변성을 유도했다.

레이저의 높은 해상도와 자유도를 통해 원하는 위치에만 기판과의 강한 접합을 유도할 수 있으며 초미세 패터닝이 가능할 뿐만 아니라 축축한 생리학적 환경에서 손으로 비비고 잡아당기고, 구기더라도 패턴이 안정적으로 남아있게 됨을 증명했다.

개발된 공정으로 개발한 하이드로젤 뇌-컴퓨터 인터페이스 생체 전극은 쥐의 머리에 삽입되어 3주동안 안정적으로 뇌 신호를 컴퓨터로 전송시키는데 성공했을뿐만 아니라 강한 접합특성으로 인해 한번 사용한 전극을 강력한 초음파 세척기로 세정하더라도 안정적으로 재사용까지 할 수 있었다.

서울대 고승환 교수는 이번 연구성과에 대해 “일론 머스크의 뉴럴링크의 안정성 문제를 해결하고 더 나아가 뛰어넘을수 있는 차세대 인체 삽입형 생체 전극의 새로운 패러다임 제시하는 것”이라고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료 분야 국제 저명학술지‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 6월 28일(금) 게재되었다.


글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com

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