DGIST, 뇌 삽입형 무선 신경 인터페이스 개발

DGIST(총장 이건우) 로봇및기계전자공학과 장경인 교수팀이 뇌 깊은 곳에 약물을 정밀하게 전달할 수 있는 뇌 삽입형 무선 신경 인터페이스를 개발했다.

이 장치는 유연한 소재 기반의 마이크로펌프와 미세 채널 구조를 적용해 외부 장비 없이도 원하는 시점과 위치에 정확하게 약물을 주입할 수 있다. 연구팀은 이 기술이 파킨슨병, 간질 등 난치성 뇌질환 치료에 활용될 것으로 기대하고 있다.

뇌 질환 치료의 가장 큰 어려움은 혈뇌장벽(BBB)으로, 약물이 목표 부위에 도달하기 어렵고 전신 투여 시 부작용 위험이 크다. 기존 약물 주입 장치도 외부 펌프와 관을 사용해야 해 환자의 움직임을 제한하고, 장기간 사용이 힘들다는 한계가 있었다.

장경인 교수팀은 이를 해결하기 위해 완전히 유연한 구조의 삽입형 장치를 설계했다. 위장 연동운동을 모사한 마이크로펌프와 경사진 노즐-디퓨저 채널을 적용해 역류 없는 정밀 약물 전달을 구현했으며, 무선 제어 모듈을 통해 주입 속도와 용량을 실시간으로 조절할 수 있도록 했다.

연구팀은 장치 성능 검증을 위해 뇌 모사체(아가로스 젤)에서 실험을 진행했다. 그 결과, 약물이 역류 없이 일정한 속도로 전달되는 것이 확인되었고, 무선 신호에 따라 주입 속도와 용량도 자유롭게 조절할 수 있었다. 또한 모든 구성 요소가 부드러운 소재로 제작돼 뇌 조직과 잘 적합하며 안정적으로 삽입·구동되는 것도 입증됐다.

이번 연구를 통해 개발된 뇌 삽입형 무선 신경 인터페이스는 외부 장비에 의존하지 않고 정밀하게 약물을 전달할 수 있는 새로운 플랫폼으로, 기존 방식의 한계를 극복했다. 향후 전극이나 센서와 결합해 환자의 뇌 신호를 실시간 모니터링하고, 필요한 순간 자동으로 약물을 투여하는 맞춤형 치료 시스템으로 발전시킬 수 있다.

장경인 교수는 “이번 연구에서 개발한 장치는 뇌 깊은 부위까지 무선으로 정밀 약물 전달을 가능하게 했다”며, “앞으로 임상 적용을 위해 장기적 안정성을 검증하고, 다양한 신경질환 치료 플랫폼으로 확장해 나갈 것”이라고 전했다.

이번 연구는 산업통상자원부 산업기술 알키미스트 프로젝트와 과학기술정보통신부 나노 및 소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제학술지 ‘npj Flexible Electronics’에 8월 게재됐다.