한국뇌연구원, 체온 반응형 3D 전자칩 개발

체온에 반응해 인공 미니 척수(오가노이드)에 스스로 밀착하고 신경 신호와 염증 반응을 동시에 측정하는 3차원(3D) 전자칩이 국내 연구진에 의해 개발됐다.한국뇌연구원은 추남선 박사 연구팀이 경북대 신효근 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 이주현 박사 연구팀과 공동으로 '3D 접힘형 바이오전자 인터페이스'를 개발했다고 7일 밝혔다.이번 기술은 인간 척수를 모사한 척수 오가노이드의 곡면 구조에 맞춰 전자칩이 체온만으로 스스로 접히며 밀착하는 것이 특징이다. 이를 통해 오가노이드를 손상시키지 않고 신경세포의 전기적 활동과 염증성 사이토카인을 실시간으로 동시에 측정할 수 있다.최근 오가노이드는 신경계 발달과 질환 연구에 널리 활용되고 있지만 기존 분석법은 오가노이드를 분해하거나 고정해야 해 연속 관찰이 어려웠고, 평면형 전극은 곡면 구조에 밀착되지 않아 정밀 측정에 한계가 있었다.연구팀은 체온에서 형태가 변하는 형상기억 고분자(SMP)를 적용해 이 같은 문제를 해결했다. 전자칩은 별도의 압력 없이도 체온에 반응해 오가노이드 표면을 자연스럽게 감싸며 밀착하고, 구조 안정성과 접촉 면적도 검증했다.연구진은 이번 기술이 오가노이드를 손상시키지 않는 비침습적 방식으로 신경 신호와 염증 반응을 연속적으로 측정할 수 있어 신경염증 질환의 발병 원인 규명과 맞춤형 신약 개발, 정밀의료 연구에 활용될 것으로 기대하고 있다. 척수뿐 아니라 뇌와 말초신경 오가노이드 등 다양한 3차원 신경계 모델에도 적용이 가능하다는 설명이다.추남선 한국뇌연구원 박사는 "기존 분석 기술의 한계를 넘어 오가노이드의 생체 신호를 비침습적으로 실시간 추적할 수 있는 기술"이라며 "척수와 뇌 오가노이드를 활용한 난치성 신경계 질환 치료제 개발과 정밀의료 플랫폼 구축을 위한 후속 연구를 이어가겠다"고 말했다.이번 연구 결과는 바이오센서 분야 국제학술지 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스' 최신호에 게재됐다.