KAIST(총장 신성철)는 이현주·이정용 전기및전자공학부 교수와, 의과학대학원 이정호 교수 공동연구팀이 실시간으로 뇌피질 전도 측정이 가능한 투명하고 유연한 미세전극 어레이(배열)를 개발했다고 15일 밝혔다. 이번 연구는 폴리머 전기방사 기술을 미세 전자 기계 시스템(MEMS)공정에 접목해 가능했다. 

최근 빛을 생체 내 특정 영역에 조사해 생기는 반응과 효과를 살피는 연구가 주목받고 있다. 대표적으로 뇌 관련 질환들의 기작을 밝히고 치료법을 개발하기 위해 고려되는 광유전학 및 광치료 기술과 전기 생리 신호 측정 기술 등이 있다. 

이 기술들은 뇌의 심부영역까지 원하는 영역에 정확히 빛을 전달하고 신호를 측정할 수 있어 연구가 활발하게 진행된다. 하지만 전기생리 신호 측정을 위해 사용하는 일반적인 금속 박막 전극은 높은 반사도와 낮은 투과도 때문에 빛의 전달을 방해한다. 또 빛을 쬘 때 베크렐 효과(금속 전극이 빛을 받으면 전극에 전위차가 생겨 전류가 흐르는 현상)에 의해 '포토일렉트릭 아티팩트'라는 잡음 신호가 발생해 일반 금속 박막 전극은 정확한 전기생리 신호를 측정하기가 어렵다.

교수팀은  최근 폴리머 전기방사 기술을 MEMS 공정에 접목해 뇌피질 전도 측정을 위한 유연하고 투명한 미세전극 어레이를 제작하는데 성공했다. 

교수팀에 따르면 이 장치는 높은 투과도를 지니고 있어 잡음신호가 기존대비 10분의 1로 줄었다. 또 빛의 전달이 매우 용이해 뇌피질 전도 측정이 매우 유리했다. 이와 함께 쥐 뇌의 다양한 피질 영역에 걸쳐 유연·투명한 미세전극 어레이를 위치시킨 후 광 자극을 통해 발생하는 뇌피질 전도 신호를 측정한 결과, 신호를 정량적으로 비교하고 빛이 원활하게 전달되는 현상을 관측하는데 성공했다. 

이번 연구를 계기로 교수팀은 광 자극과 함께 정확한 뇌피질 전도를 실시간으로 측정할 수 있는 미세전극과 미세광원이 집적된 다기능성 미세전극 어레이 개발 후속연구를 진행 중이다. 

연구내용은 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 게재됐다.