DGIST, 3차원 망막 전극 개발…실명 환자 시력 복원 기대

DGIST(총장 이건우) 로봇및기계전자공학과 김소희 교수 연구팀이 볼록볼록한 점자와 같은 3차원 망막 전극을 개발했다. 망막 내 남아 있는 정상 신경세포를 자극함으로써 실명 환자의 시력을 부분적으로나마 복원하는데 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

실명의 주된 원인은 당뇨망막병증과 황반변성 등의 질환으로 인한 망막 내 광수용체 세포의 손상에 있다. 눈으로 들어온 빛 정보를 전기적 신호로 변환하는 역할을 하는 광수용체가 손상되면 시력 저하를 거쳐 실명까지도 발생할 수 있으며, 완치가 불가능하다. 

망막 임플란트는 손상된 광수용체를 대체하여 망막 내 정상 신경세포들에 전기 신호를 전달함으로써, 이 신호가 시신경을 따라 뇌로 전달될 수 있도록 하여 시력을 복원하는 장치다.

기존의 망막 임플란트는 많은 경우 단순한 2차원 형태의 전극을 채택하여 세포와의 밀착이 어려웠다. 또한 몇몇 연구그룹에서 개발한 3차원 형태의 전극은 뾰족한 침 형상 또는 각진 모서리를 가져 정상 세포의 손상을 유발할 수 있었다. 

이에 김소희 교수 연구팀은 유연한 박막 위에 볼록볼록한 점자 형태의 3차원 전극을 형성하는 기술을 개발했다. 이러한 전극은 세포와의 거리를 최소화하여 자극에 필요한 전류를 줄이고, 불필요한 전류 누출을 방지해 망막 임플란트의 효율성을 향상시킨다. 동시에, 둥근 전극 형상으로 인해 세포 손상을 유발하지 않는다. 

김소희 교수 연구팀은 개발한 점자 형태 망막 전극을 사용하여 생쥐와 영장류의 망막을 자극하고 시각 반응을 유도했다. 이번 연구는 세계에 몇 없는 영장류 망막 연구 경험을 보유한 충북대의대 구용숙 교수팀과 함께 진행됐으며, 세계적으로 보고된 바가 거의 없는 영장류 변성 망막에서의 전기 자극 결과를 제시했다는 점에서 더 큰 의미가 있다.

로봇및기계전자공학과 김소희 교수는 “망막 굴곡을 따라 완전히 밀착되며 넓은 시야각 확보가 가능한 기술을 개발했다”며 “망막 자극 기술이 국내에서도 상용화되어 실명 환자들에게 도움이 되었으면 한다”고 전했다.

본 연구에는 김소희 교수와 충북대의대 구용숙 교수가 교신저자로 참여했다. 이번 연구 결과는 3월 24일 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼 테크놀로지 (Advanced Materials Technologies)’ 지에 발표됐으며, 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업 및 DGIST 기본사업의 지원으로 수행됐다.