작은 전자 임플란트 뇌에 임플란트하면 뇌 손상을 모니터링하고 나중에서 몸에 녹아 안전하다. 흡수성 뇌 센서 개발
작은 전자 임플란트 뇌에 임플란트하면 뇌 손상을 모니터링하고 나중에서 몸에 녹아 안전하다. 흡수성 뇌 센서 개발
  • 금민호 기자
  • 승인 2019.05.03 15:32
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[퓨처타임즈=금민호기자] 뇌 속에 녹아 생 흡수성의 뇌 센서 이식 기술이 개발되었다.

쥐의 뇌 (적색)를 모니터링하기 위해 외부 무선송신기 (오른쪽 위)에 생분해되는 와이어로 연결된 센서를 임플란트 한다.

뇌 손상을 모니터링하고 나중에는 몸 속에서 생분해되어 흡수되어 없어져서 따로 수술을 하여 빼낼 필요가 없다.

뇌 손상 또는 뇌 수술 후 중요한 상태를 모니터링하는 센서를 임플란트하는 기술이다.

어바나-샴페인 세인트루이스의대 일리노이 워싱턴대학 연​​구진등은 두개골 내에서 뇌 수술을 한 환자의 뇌의 온도와 압력을 모니터링하는 센서를 개발하였다.

작고 얇은 전자 센서의 새로운 유형이 개발되었다.

몸 속에서 녹기 때문에 더 이상 모니터를 제거하는 수술이 필요가 없다. 감염과 출혈의 위험이 없이 스스로 녹아 없어지는 센서이다.

존 A. 로저스, 어바나-샴페인 일리노이대 재료공학 교수, 윌슨 레이, 워싱턴대학 신경외과 교수가 연구한 결과는 네어쳐 저널지에 게재되었다.

외상성 뇌 손상 또는 뇌 수술 한 후 뇌 부종 및 압력을 모니터링하는 것이 중요하다.

현재 모니터링 센서는 부피가 크고 나중에 제거 수술을해야한다고 로저스는 말했다.

뿐만아니라 와이어는 이동을 제한하고 크기가 커서 물리치료를 방해하며, 센서를 머리 속에 지속적으로 넣고 다녀야 하며 임플란트 후에 모니터링하면서 염증을 악화시키거나 알레르기 반응, 감염과 출혈의 위험을 수반했었다.

그러나 새로 개발한 이 센서는 이런 단점을 없애버렸다.

생체 흡수성 재료

기존의 하드웨어를 버리고 제거할 필요도 없는 이 생체 흡수성 재료를 만드는 기술이 개발된 것인데, 모든 모니터링 기능을 할 수있는 아주 작은 크기로, 완전이식형 센서이다.

교체 와이어를 최소화하여 크기를 줄였고, 감염 위험이 없어졌다고 로저스는 말했다.

"우리는 기존의 장치와 마찬가지로 좋은 측정 정밀도를 가진 동물 모델에서 이 센서를 실험하였고 모든 기능을 성실히 수행하는 것을 확인하였다."

생분해성 압력 센서의 개략도. 삽입된 실리콘 nanomembrane (SI-NM) 스트레인 게이지의 위치. 네이처지 제공
생분해성 압력 센서의 개략도. 삽입된 실리콘 nanomembrane (SI-NM) 스트레인 게이지의 위치. 네이처지 제공

 

이 실리콘 플랫폼은 또한 뇌를 둘러싸고있는 두개골 내에서 임상적 유체 압력 레벨에 민감하다.

연구자들은 작은 온도 센서를 추가하고, 무선송신기를 피부 속에 장착하였지만 크기는 우표크기 정도여서 작다.

작은 압력 및 온도 센서 (오른쪽 아래)는 외부 두개골 상단에 장착된 페니 크기의 무선송신기로 생체흡수성 몰리브덴 와이어 (직경 2마이크로미터)로 연결 (이미지제공 : 존 A. 로저스)
작은 압력 및 온도 센서 (오른쪽 아래)는 외부 두개골 상단에 장착된 페니 크기의 무선송신기로 생체흡수성 몰리브덴 와이어 (직경 2마이크로미터)로 연결 (이미지제공 : 존 A. 로저스)

국립건강연구소, 미국방연구소, 하워드휴즈의학연구소가 이 프로젝트를 지원했다. 로저스와 브라운은 미 고급과학기술원 베크만연구소와 제휴하였다.

뇌 손상을 입은 환자가 연간 5만여명이 된다.

미국에서 매년 외상성 뇌손상으로 사망하는 인구는 수만명이며, 이 뇌손상을 치료할 수 있는 좋은 기술이 개발된 것이다.

의사들은 정확하게 뇌와 두개골 내부에 뇌 압력을 측정 할 수 있어야한다.


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