인체에 오래 붙는 고탄성·고접착성 전자소자 개발

"체내 이식 후 모니터링, 치료에 활용 가능"

높은 접착성과 탄성으로 장기간 신체에 붙일 수 있는 전자소자가 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 16일 전기·전자공학부 이현주 교수 연구팀이 생체 친화적 실크 고분자를 이용해 생체 적합 전도성 접착제를 개발, 이를 통해 경피형 전자소자를 개발했다고 밝혔다.

개발된 실크 전도성 접착제 필름은 생체친화적 실크 고분자에 금속 이온을 도입해 접착성을 갖도록 만든 기술이다. 접착성이 높은 경피형 전자소자의 구현이 가능해 장기간 모니터링과 약물 투여가 필요한 환자에게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 지난 2년간 연구해 칼슘금속이온에 의한 실크 고분자의 접착 특성을 발견, 이를 이용해 인간의 피부에 고접착으로 붙어 장기간 모니터링과 재사용이 가능한 경피형 전자소자 연구를 해왔다. 연구 결과 칼슘이온을 도입, 생체 적합하면서 접착력이 높은 실크 접착제를 개발했다.

왼쪽부터 서지원 박사, 이현주 교수, 김효중 박사과정

실크 고분자에 도입된 칼슘이온은 물을 흡수하는 능력과 고분자를 결합해주는 능력을 갖고 있어 단단한 실크 고분자에 점탄성 특성을 부여한다. 강한 점탄성 특성을 갖는 실크 고분자는 인체 피부 등 다양한 고분자 기판의 계면에서 물리적으로 결합해 강한 접착 특성을 갖는다.

고접착 특성과 더불어 실크 고분자의 칼슘이온은 실크 접착제가 이온전도성을 갖게 도와주며, 원래의 실크 고분자가 갖고 있는 생분해 특성에 의해 특정 조건에서 쉽게 접착력이 사라지는 특성을 보인다.

연구팀은 이를 이용해 실크 접착제를 경피형 전자소자와 인체피부사이에 삽입해 고접착을 갖는 유연성 캐패시터 터치센서를 제작했다. 장기간 부착이 가능하고 쉽게 탈부착과 재사용 가능한 터치센서를 개발한 것.

아울러 인체 장기의 조직 중 신축성이 강한 방광 조직에 접착성이 강한 변형센서를 집적해 방광 조직의 변형률에 따른 저항 변화를 이용해 변형 정도를 확인했다.

개발된 기술은 체내 이식용 전자 소자에 활용돼 장기간 모니터링과 치료에 응용 가능할 것으로 기대된다.

이 교수는 “생체친화적인 실크고분자를 이용해 재사용이 가능하며 쉽게 생분해가 되는 고접착 접착제를 개발했다는 점에서 실크 물질에 대한 새로운 가능성을 제시했다”며 “바이오공학 분야에서 경피형, 체내이식형 전자소자에 적용할 수 있고 장기간 모니터링과 약물 전달 시스템을 구현할 수 있을 것”이라고 말했다.

서지원 박사, 김효중 박사과정이 주도하고 최시영 생명화학공학과 교수, 김기한 박사가 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 9월5일자 표지논문에 게재됐다.