【후생신보】 시각장애 환자들이 일상생활에서 활용할 수 있을 정도의 선명한 인공망막 구현에 한 걸음 더 가까워졌다. 국내 연구진이 전류 확산 문제를 대폭 개선하면서 전극 밀도를 높일 수 있는 새로운 전극 구조를 제시했다.

한국연구재단은 10일, 한국과학기술연구원(KIST) 임매순 박사 연구팀과 단국대학교 박재형 교수 연구팀이 ‘3차원 양극 마이크로 바늘 전극 어레이’ 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 인공망막의 핵심 난제로 꼽혀온 전류 확산 억제와 고해상도 구현 문제를 동시에 해결한 것으로 평가된다.

■ 전기 자극 확산 최소화… 고밀도 전극 구조 구현

고령화로 인한 황반변성 등 시각장애 환자가 증가하고 있지만, 높은 해상도의 인공시각 구현은 여전히 풀기 어려운 과제로 남아있다. 실명 환자에게 적용하는 인공망막 전극은 안구 내 액체 환경에서 전류가 넓게 퍼지는 특성 때문에 국소 세포 자극이 어려웠다. 이로 인해 실제로 보이는 선명도는 크게 제한돼 왔다.

연구팀은 자극 전극과 국소 접지 전극을 하나의 3차원 바늘 구조 안에 함께 배치하는 새로운 방식을 고안했다.

기존 방식처럼 전극 간 거리를 확보하기 위해 평면상에 배치할 필요가 없어져 공간 손실이 줄고, 동시에 고밀도 배열이 가능해진 것이다.

해당 전극 어레이는 반도체 공정을 이용해 실리콘 웨이퍼 기반으로 제작됐으며, 머리카락보다 가늘고 뾰족한 형태로 설계돼 망막과 같은 섬세한 신경조직에도 최소한의 손상으로 삽입할 수 있다.

연구팀은 개발된 전극을 쥐의 망막에 삽입해 실험한 결과, 국소 접지 전극 활성화 시 신경신호가 약 65.4% 감소, 전류 확산이 효과적으로 억제되었음을 확인했다.

■ “인공망막 기술의 구조적 난제 해결”… 다양한 뇌질환 치료에도 기여 기대

공동 제1저자인 김채성 연구원은 “전류 확산과 전극 집적도라는 기존 기술의 근본적 한계를 동시에 해결한 구조적 해법”이라며 “향후 뇌질환·말초신경 질환 등 정밀 전기 자극이 필요한 광범위한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 우수 중견연구자 지원사업과 KIST 기관고유사업의 지원으로 수행됐으며,성과는 국제학술지 Microsystems & Nanoengineering’(11월 27일자)에 게재됐다.