안종현 교수팀, 개두술 대체할 주입형 뇌신경 센서 개발

서울대학교·인천대학교와 공동연구, 중증 뇌 질환 진단·치료의 혁신 기대

2mm 구멍을 통해 뇌파·뇌압·뇌 온도 측정 센서를 주입하는 최소침습식 기술

국제학술지 ‘Advanced Materials’ 커버 논문 선정

[사진 1. (왼쪽 위부터 시계방향) 안종현 교수, 정천기 교수, 양성구 교수, 박경태 박사과정생, 홍주영 박사과정생, 김제중 박사]

전기전자공학과 안종현 교수 연구팀이 기존 뇌수술의 위험을 대폭 줄인 주사기 주입형 최소침습식 뇌신경 임플란트 센서 기술을 개발했다. 이 연구는 그 중요성과 혁신성을 인정받아 저명한 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF 27.4, 상위 2%)’의 커버 논문으로 선정됐다. 

이번 연구는 서울대학교 의과대학 정천기 교수, 인천대학교 생명공학부 양성구 교수와의 공동연구로 진행됐으며, 뇌전증과 파킨슨병 등 중증 뇌 질환의 진단과 치료에 새로운 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

[그림 1. 이차원 소재 그래핀, 이황화몰리브덴(MoS2) 기반 주사주입형 최소침습식 뇌신경 임플란트 연구 결과]

개발된 2차원 물질 기반의 뇌신경 임플란트 센서는 2mm 직경의 작은 구멍을 통해 주사기로 뇌에 주입되며, 대뇌피질 표면에서 6~12mm 크기로 확장돼 최소침습적으로 뇌를 모니터링한다. 이 기술은 기존 개두술을 통한 센서 삽입의 위험을 크게 줄일 수 있음을 보여준다.

또한 이 센서는 뇌피질전도신호(ECoG)를 감지할 뿐만 아니라, 뇌압과 뇌 온도 등 다양한 생체 신호를 동시에 모니터링할 수 있는 다기능성 소자다. 이로 인해 뇌전증, 파킨슨병 등 여러 뇌 질환을 조기에 감지할 수 있으며, 수술 예후를 모니터링하는 데 중요한 역할을 할 수 있다.

안종현 교수는 “이 기술은 기존 개두술을 통한 센서 삽입의 위험성을 최소화하면서 뇌 질환의 모니터링과 치료를 가능하게 해, 향후 다양한 뇌 질환의 진단과 치료뿐만 아니라 안전한 뇌신경 인터페이스(BCI)로서도 기능할 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다. 

한편, 연구는 산업통상자원부 ‘산업기술 알키미스트 Brain to X’ 프로젝트의 지원을 받아 수행됐으며, 전기전자공학과 김제중 박사, 홍주영, 박경태 박사과정생이 함께 연구를 진행했다.

논문정보

● 논문 제목: Injectable 2D Material-Based Sensor Array for Minimally Invasive Neural Implants

● 논문 주소: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400261