뇌에 딱 붙는 전자 패치로 뇌질환 치료가 가능하다?

최근 뇌질환을 치료하는 새로운 방법이 등장했습니다. 기초과학연구원(IBS)의 뇌과학 이미징 연구단 손동희 연구위원과 신미경 연구위원이 이끄는 연구팀이 뇌 표면에 딱 붙는 '형상변형 대뇌피질접착 신축성 전자패치'를 개발했습니다.

 

 

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이 패치는 초음파를 이용해 뇌를 자극하고, 개인 맞춤형 치료가 가능합니다. 특히 기존 약물이 듣지 않는 난치성 뇌질환 환자들에게도 효과적일 것으로 기대됩니다.

 

그림설명 링크

1. 형상변형 대뇌피질접착 신축성 전자패치 개요 및 견고한 뇌 부착력
2. 신축성 전자패치의 형상변형 및 대뇌피질접착 원리
3. 연구진이 개발한 신축성 전자패치의 대뇌 곡면 밀착 및 표면 부착 기능 평가를 위한 생체 외 비교 실험 결과
4. 연구진이 개발한 전자패치의 초음파 잡음 저항성 뇌파 계측 성능 평가를 위한 생체 내 비교 실험 결과
5. 전자패치-초음파 전자약의 뇌전증 제어 구현

뇌질환 맞춤형 치료, 왜 필요할까요?

뇌질환을 가진 사람마다 증상도 다르고 뇌의 반응도 다릅니다. 그래서 기존 치료법만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 이번에 개발된 기술은 실시간으로 뇌파를 측정하고, 환자에게 맞는 자극을 줘서 더 나은 치료 효과를 기대할 수 있습니다. 환자 맞춤형 치료가 가능해져 부작용이 줄어들고, 치료의 성공 가능성은 더 높아집니다.

뇌에 딱 맞게 붙는 전자 패치란?

형상변형 대뇌피질접착 전자패치는 접착성이 강한 하이드로젤과 신축성 있는 기판으로 만들어져 뇌의 곡면에 완벽하게 밀착됩니다. 기존 전극들은 뇌 표면에 완벽하게 부착되지 않아 장기간 모니터링이 어려웠던 반면, 이 패치는 안정적으로 뇌파를 감지하고, 필요할 때 정확한 자극을 줄 수 있습니다. 연구진은 이 패치를 사용해 동물 실험에서 발작 증상을 정확하게 감지하고 조절하는 데 성공했습니다.

초음파 치료와 전자 패치, 왜 특별한가요?

초음파를 사용해 뇌를 자극하는 방법은 기존 전기 자극 치료와 비교해 훨씬 안전하고 비침습적입니다. 이번 연구에서는 초음파로 뇌를 자극하는 동안에도 뇌파가 왜곡되지 않고 정확하게 측정되었습니다. 또한, 실시간으로 신경 자극 조건을 조정해 환자 맞춤형 치료가 가능해졌습니다. 연구진은 이번 기술을 통해 뇌질환 치료의 새로운 장을 열었다고 평가합니다.

연구진과 논문 정보

이 연구는 기초과학연구원(IBS)의 뇌과학 이미징 연구단 손동희 연구위원(성균관대학교 전자전기공학부 교수)과 신미경 연구위원(성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 교수)이 이끄는 연구팀이 주도하였습니다.

 

한국과학기술연구원 바이오닉스연구센터 김형민 책임연구원이 공동으로 참여하였으며, 이번 연구 결과는 전자공학 분야에서 권위 있는 저널인 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 2024년 9월 11일자로 게재되었습니다. 이 연구는 특히 개인 맞춤형 뇌질환 치료의 가능성을 실증한 중요한 성과로 평가받고 있습니다.

 

▲ 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics) 논문 게재

향후 전망

이번 연구로 뇌질환 맞춤형 치료의 새로운 가능성이 열렸습니다. 앞으로 난치성 뇌질환을 포함한 다양한 신경질환 치료에 이 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 연구팀은 향후 뇌기능 증강과 신경 재활 같은 분야에도 이 기술을 응용할 계획입니다. 전자약 기술은 퇴행성 질환이나 신경 손상 환자들에게도 큰 도움이 될 것입니다.

 

연구에 대한 추가적인 정보는 'A shape-morphing cortex-adhesive sensor for closed-loop transcranial ultrasound neurostimulation'라는 제목의 논문에서 확인할 수 있습니다. 논문 저자에는 성균관대학교, 한국과학기술연구원, 그리고 기초과학연구원 소속 연구자들이 포함되어 있습니다.

 

뇌질환 혁신: 전자 패치와 초음파 치료 원리 한눈에 보기