뇌 조직과의 탄성적 상호작용을 위한 3D 소프트 마이크로범프 전극 개발¶
원제목: 3D soft microbump electrodes for elastic interaction with brain tissue - Nature
핵심 요약
- 유연한 3D 마이크로범프 전극이 뇌 조직과의 안정적인 상호작용을 가능하게 함.
- 기존의 2D 전극보다 신호 안정성과 생체 적합성이 향상됨.
- 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대됨.
상세 내용¶
네이처에 게재된 연구에서 뇌 조직과의 탄성적 상호작용을 위한 3D 소프트 마이크로범프 전극(SMBE)이 개발되었습니다. 이 전극은 부드러운 폴리이미드 기반의 3D 마이크로범프 구조로 제작되어 뇌의 움직임에도 안정적으로 접촉을 유지할 수 있습니다.
기존의 얇은 필름 형태의 전극은 뇌 조직과의 기계적 불일치로 인해 신호 품질 저하 및 염증 반응을 유발할 수 있었습니다. 하지만 SMBE는 327 마이크로미터 높이의 마이크로범프 구조를 통해 외부 압력을 효과적으로 분산시키고, 뇌 조직과의 안정적인 접촉을 유지하여 고품질의 신호를 얻을 수 있습니다.
연구팀은 쥐 실험을 통해 SMBE의 성능을 검증했습니다. SMBE는 수염 자극에 민감하게 반응했으며, 마취된 쥐에게 외부 힘을 가했을 때도 안정적인 신호를 유지했습니다. 이는 SMBE가 뇌-컴퓨터 인터페이스, 신경 질환 치료 등 다양한 분야에 활용될 수 있음을 시사합니다.
SMBE 제작 과정은 기존의 2D 전극 제작 방식을 변형하여 3D 돌출 구조를 형성하는 방식으로 진행됩니다. 스트레스 없는 예비 성형 및 실리콘 주조 과정을 통해 200 마이크로미터 직경의 2D 전극을 3D 마이크로범프 구조로 변환합니다. 이렇게 제작된 SMBE는 반복적인 전기화학적 스캔 및 압축에도 안정적인 성능을 유지합니다.
이 연구는 뇌 조직과의 안정적인 상호작용을 위한 새로운 전극 기술을 제시하며, 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 특히, 장기간 안정적으로 뇌 활동을 측정해야 하는 신경과학 연구 및 뇌 질환 치료에 혁신적인 변화를 가져올 수 있을 것으로 전망됩니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야의 중요한 발전을 보여주는 의미있는 성과입니다. 기존 전극의 한계점을 극복하고 뇌 조직과의 안정적이고 장기적인 상호작용을 가능하게 하는 새로운 전극 기술은 뇌 활동 측정의 정확성과 안전성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 예상됩니다. 이는 뇌 질환의 진단 및 치료, 그리고 궁극적으로는 인간의 뇌 기능 향상에까지 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
특히, 부드럽고 유연한 3D 마이크로범프 구조는 뇌 조직의 손상을 최소화하면서도 안정적인 신호 획득을 가능하게 합니다. 이는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 상용화를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것입니다. 일반인들에게는 아직 생소한 기술일 수 있지만, 뇌-컴퓨터 인터페이스는 생각만으로 기기를 조작하거나, 마비 환자의 운동 기능을 회복시키는 등 미래 사회에 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.
향후 3D 소프트 마이크로범프 전극 기술이 더욱 발전하여 다양한 뇌 질환 치료 및 뇌 기능 향상 분야에 적용될 수 있기를 기대합니다. 이를 통해 뇌 과학 연구의 새로운 지평을 열고, 인류의 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것입니다.