아주대, 진단·약물전달 활용 전자문신 구현

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 실크 단백질 나노섬유를 활용해 다기능 전자문신을 구현하는데 성공했다. 원하는 회로를 그려넣은 뒤 피부조직에 부착하면 진단·약물전달용으로 활용 가능할 것으로 기대를 모은다.

아주대 연구팀 사진. 외쪽이 김성환 물리학과 교수, 오른쪽이 나렌다 고굴라 BK연구 조교수(사진=아주대)

아주대는 김성환 물리학과 교수팀이 이러한 연구성과를 거뒀다고 10일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 신소재 분야 최고 권위지 중 하나인 ‘어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials)’ 5월 6일자 표지논문으로 게재됐다.

최근 세계적으로 인체 조직에 부착 가능한 전자 소자에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 생체 신호를 분석할 수 있는 소자가 차세대 헬스케어 분야에서 각광받고 있어서다.

다만 이러한 전자소자를 구현하기 위해서는 생체조직처럼 유연하게 늘어나는 전자 소자가 필요하다. 굴곡진 피부 표면에 부착할 수 있어야 하며 생체 적합성도 고려해야 해서다. 이 때문에 생체적합물질을 사용, 매우 얇은 전자 회로를 구현해야 한다는 점이 난제로 꼽혀왔다.

김성환 교수팀은 천연 실크 단백질에 주목했다. 누에고치에서 나온 실크 단백질은 생체 친화적 바이오 고분자 소재이기 때문이다. 연구팀은 우선 전기방사법을 활용, 머리카락 50분의 1 두께의 실크 나노섬유 종이를 제작했다. 여기에 탄소 나노섬유 잉크를 활용, 붓으로 원하는 모양의 회로를 그려 넣어 전자문신을 구현했다.

이렇게 만든 전자문신은 두께가 얇아 지문처럼 주름진 표면에서도 구현이 가능하며 일상 생활에서도 전기적 특성을 안정적으로 유지할 수 있다. 사용을 마치면 물티슈로 전자문신을 가볍게 닦아낼 수 있다는 점도 장점이다.

김 교수팀이 개발한 전자문신은 향후 심전도 검사를 위한 전극, 온열치료·약물전달을 위한 패치로도 응용이 가능하다. 김 교수는 이번 연구결과에 대해 “생체 물질인 단백질을 활용해 생체 조직과 전자 소자의 상이한 물성 차이를 극복할 인터페이스를 제공할 수 있다”고 설명했다. 김 교수는 이어 “이번에 개발한 소재 기술은 바이오 소재들이 전자 소자 구현에도 적용될 수 있음을 보여준 데에 의의가 있다”며 “앞으로 다양한 헬스케어 소자와 소프트 로보틱스 분야에 적용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.