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성과명개구리 발바닥 모사한 생체 삽입형 전자패치

Electrostatic-mechanical synergistic in situ multiscale tissue adhesion for sustainable residue-free bioelectronics interface(Advanced Materials (IF: 30.849, 2021년 기준))

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지원사업
신진연구사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
성균관대학교
연구자
방창현, 손동희, 김다완, 송강일
발표일
2021-11-15
조회수
123

개구리 발바닥 모사한 생체 삽입형 전자패치


화학 잔류물 없이 부착가능... 삽입 소자 계면 문제 해결 기대



개요

한국연구재단(이사장 이광복)은 성균관대학교 방창현 교수팀, 손동희 교수팀(제1저자 성균관대 김다완 박사, 대구경북첨단의료산업진흥재단 송강일 박사)이 공동연구를 통해 화학점착제 없이 생체 내 역동적인 움직임 및 수분환경 등에서도 고접착 상태를 유지할 수 있는 생체친화성 전자 패치를 개발했다고 밝혔다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업 등의 지원으로 진행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 2021년 11월 15일 온라인 게재 (출간본 표지 논문 선정) 되었다.


연구 내용

개구리 발바닥을 본뜬 생체접착 소재는 수소 결합(물리적 정전기), 모세관력 및 흡입 응력(기계적 상호작용)을 기반으로 접착을 유도하여, 체액이 항상 존재하는 생체조직에 안정적인 접착력과 탈착 시 화학적 잔류물이 없는 특성을 갖도록 설계 되었다. 기존 생체 삽입형 전자패치들은 주로 의료용 봉합사를 이용하거나, 생체접착 화학소재들을 이용하여 부착하였으나 의료용 봉합사를 이용한 경우 환자의 추가적인 장기손상의 부담이 있고 화학적 접착제를 사용한 경우, 점·탈착 시 발생하는 잔여물로 인해 생물학적 거부반응이나 유착의 부작용이 발생할 가능성이 높은 문제가 있었다.
이에, 연구팀은 개구리 발바닥을 본뜬 미세구조기반 탄성고분자와 하이드로젤(하이브리드 접착소재)의 표면접착력 및 정전기력과의 열역학적 평형 메커니즘을 최초로 규명, 생체 표면에 화학적 잔류물이 없이 지속 가능한 생체 조직 접착력을 갖는 전자패치를 개발하였다. 또한, 높은 조직 접착 능력을 갖는 생체친화성 청정 접착 바이오소자를 이용하여 설치류 좌골 신경, 뇌 근육 및 인간 피부에 이르는 다양한 조직에서 생성되는 전기 생리학적 신호들(심전도, 근전도, 뇌전도 등)에 대해 장기간 신뢰할 수 있는 측정이 가능함을 확인했다.


기대 효과

청정 접착 기반 전자패치 소재는 경과 소자 간 기계적 물성 격차를 극복하며 안정적, 그리고 장기간 모니터링이 가능한 신경-기계 인터페이스 시스템에 적용될 수 있고 다양한 생체부착 또는 삽입형 진단/치료용 소자의 장시간 사용을 위해 긴밀하고 청정한 접착을 위한 돌파구가 될 것으로 기대된다.


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