무선 충전이 가능한 뇌 이식 장치가 국내 연구진에 의해 첫 개발됐다.

카이스트(KAIST) 정재웅(사진, 전기및 전자공학부) 교수팀이 개발한 이 장치는 뇌 이식 후 생체 내에서 장기간 배터리 교체 없이도 스마트폰을 이용해 뇌의 신경회로를 정교하게 조절할 수 있다.

26일 정 교수팀에 따르면 최근 뇌 기능 연구와 뇌 질환 치료 분야에서 생체 이식 기기로 특정 신경세포에빛 자극을 줘 선택적으로 제어하는 광유전학적 방법론이 주목을 받고 있다.

동물의 뇌에 광섬유를 이식한 뒤 레이저 등 외부 기기에 연결해 빛을 전달하는 방법으로, 이 같은 유선 방식은 그러나 동물의 자유로운 움직임을 제한하는 한계가 있다.

이 때문에 최근 배터리 없이 외부에서 무선으로 전력을 공급받아 작동하는 무선 기기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 주기적으로 배터리를 교체해야 하는 데다 방향과 거리에 제약이 있었다.

연구팀은 그 단점을 극복하기 위해 소형 배터리가 집적된 무선 수신 회로와 블루투스 칩이 결합한 무선 통신 회로를 만들어 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리를 무선으로 충전할 수 있는 기기를 개발했다.

생체 조직에 적합한 부드러운 소재로 이뤄져 있으며 무게는 1.4g에 불과하다. 스마트폰 앱을 통해 뇌에 이식된 기기를 정교하게 제어할 수도 있다.

연구팀은 이 기기를 쥐의 두피에 이식, 중독성 약물인 코카인에 반복적으로 노출된 쥐의 특정 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인에 의한 행동 민감화 반응을 억제하는 데 성공했다고 설명했다.

또 쥐가 자유롭게 움직이는 상태에서도 배터리를 자동으로 충전할 수 있음을 확인했다.

정 교수는 “체내 이식 상태에서 무선 충전이 가능해 배터리 교체를 위한 추가 수술 필요 없이 장기간 사용이 가능하다”며 “뇌 이식용 기기뿐 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에 적용될 수 있고, 중독과 같은 정신질환이나 파킨슨병 등 퇴행성 뇌 질환 치료에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연세대 의대 김정훈 교수팀이 공동으로 참여한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 지난 22일 자에 실렸다.

대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

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