상처를 스스로 회복할 수 있고 신축성과 접착력이 우수한 바이오 전자 소자를 개발하는 손동희 성균관대학교 전자전기공학부 교수가 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 선정됐다.
‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 상이다.
손 교수는 손상된 신경과 근육, 심혈관 조직에 간편하게 접착해 장기간 안정적인 인터페이싱이 가능한 신축성 바이오 전자소자 시스템을 개발하고 있다. 신경이나 근육에 부착한 전자소자가 조직의 움직임을 방해하지 않고, 생체신호를 정확하게 측정하거나 전기신호를 보내 조직의 재생을 돕는 시스템이다.
근육이나 신경이 심각하게 손상되면 기능에 결손이나 장애가 발생할 수 있다. 손상된 조직의 회복을 촉진하기 위해서는 체내 이식형 소자와 보행보조로봇 같은 웨어러블 장치가 필요하다. 기존 시스템은 소재의 유연성과 내구성이 부족해 이식 후 생체조직에 염증을 유발하는 등 문제가 있었다.
손 교수는 실제 생체조직처럼 부드럽고, 신축성과 접착성이 우수하고, 전기 저항이 작아서 근육과 신경의 신호를 잘 전달하는 하이드로젤 전극소재와 전자소자를 개발했다. 이 전자소자를 주사로 생체에 이식하는 방법과 바이오 전자스티커로 피부에 부착하는 두 가지 방법을 모두 손 교수가 개발했다.
손 교수는 주사형 시스템으로 앞다리 근육이 심하게 손상된 실험용 생쥐에 전도성 하이드로젤을 주사한 뒤에 근조직 재생 효과를 확인했다. 근조직이 손상된 실험용 생쥐의 말초신경에 전기 자극을 주고 이때 발생한 근전도 신호로 보행보조로봇을 작동시켜 재활을 돕자 실험용 생쥐가 3일 만에 정상적으로 보행을 했다. 이 연구 결과는 2023년 11월에 네이처에 발표됐다.
손 교수 연구팀은 수축과 이완을 반복하는 동물의 심외막에 수술을 통한 바느질 없이 접착성이 우수한 바이오 전자스티커를 장기간 부착하는 데도 성공했다. 바이오 전자스티커는 한 달 동안 안정적으로 심전도를 계측해 부정맥 등 심전도 진단과 전기자극을 통한 효과적인 심박 조율이 가능했다. 이 연구 성과는 2023년 9월 국제 학술지 네이처 일렉트로닉스에 실렸다.
손 교수는 “주사형과 스티커형 바이오전자소자 시스템 원천기술을 개발하고 실험을 통해 심혈관계와 신경근계 중증 질환 정밀 진단과 재생·재활 치료 효과가 향상됨을 확인했다”며 “향후 장시간 안정적인 전기생리학적 신호 계측 및 자극 성능을 갖는 차세대 전자약으로 발전시켜 체내 다양한 장기의 정밀 진단 및 치료에 도움을 주고 싶다”고 말했다.