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피부 재생하고 촉각 복원하는 인공피부 개발

시간:2010-12-5 17:23:32  작성자:종합   출처:종합  查看:  评论:0
内容摘要:KIST, 피부의 압력변화 감지해 전기신호로 변환촉각 복원하고 생체 성분으로 피부 재생까지 성공국내 연구진이 촉각까지도 복원할 수 있는 인공피부와 촉각 신경전달 시스템을 개발했다.

피부 재생하고 촉각 복원하는 인공피부 개발

KIST, 피부의 압력변화 감지해 전기신호로 변환
촉각 복원하고 생체 성분으로 피부 재생까지 성공

국내 연구진이 촉각까지도 복원할 수 있는 인공피부와 촉각 신경전달 시스템을 개발했다./Pixabay


국내 연구진이 영구적으로 손상된 촉각까지 복원할 수 있는 인공피부와 신경전달 시스템을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터의 정영미 책임연구원과 스핀융합연구단 이현정 책임연구원은 연세대 전기전자공학부 유기준 교수, 성균관대 화학공학과 김태일 교수와 함께 촉각 기능을 가진 스마트 바이오닉 인공피부를 개발했다고 18일 밝혔다. 스마트 바이오닉 인공피부는 피부 재생에 초점을 두고 있었던 기존의 인공피부와 달리 생체에 적합한 전자소자를 넣어 촉각 기능까지 결합한 형태다.

화상이나 질환, 외상으로 피부가 손상되면 신경조직까지 망가진다. 이로 인해 생명 유지 활동에 필수적인 감각인지 기능을 잃으면 신체뿐 아니라 정신적 고통도 겪는다. 자연 치유가 불가능할 정도로 손상 정도가 심각하면 수술로 인공피부를 이식한다. 하지만 기존 인공피부는 피부조직과 유사한 구조와 환경을 제공하는 식으로 피부재생에 초점을 맞추었을 뿐 환자들의 감각을 회복시키지는 못했다.

이번 인공피부는 피부의 콜라겐과 피브린 성분으로 구성된 하이드로겔에 잘 휘어지는 압력 센서를 삽입한 형태이다. 센서가 피부에 닿는 미세한 압력변화를 감지하면, 전자 촉각 리셉터가 전기신호로 바꾼다. 촉각 신경 인터페이싱 전극은 전기신호를 신경에 전달해 환자가 이전처럼 촉감을 느낄 수 있다. 피부의 탄력과 조직의 결합을 담당하는 콜라겐과 피브린 성분은 상처 주변 피부세포의 증식과 분화를 유발해 피부재생도 촉진했다고 연구진은 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST)과 연세대, 성균관대 공동 연구진이 개발한 ‘인체 이식형 촉각 기능 스마트 바이오닉 인공피부’의 구성 요소인 바이오 인공피부, 유연 압력 센서, 전자 촉각 리셉터, 신경 인터페이싱 전극을 나타낸 그림./KIST

연구진은 스마트 바이오닉 인공피부를 피부가 손상된 쥐에 이식했다. 이식 후 14일이 지나자 다른 쥐보다비 상처 치료 효과가 120% 이상 높았다고 연구진은 밝혔다. 또 사람의 손끝에서 느끼는 압력 범위와 유사한 10~40kPa(킬로파스칼) 범위의 변화를 감지하고 쥐의 반응이 달라지는 것을 확인했다.

연구진은 “무엇보다 이번 인공피부는 피하 지방층을 따라 직접 신경에 이식하는 방식이어서 감각 전달과 피부재생에 더 효과적”이라며 “피부가 재생된 뒤에는 촉각센서가 피하 층에서 작동해 일상에서 환자의 자립성을 크게 향상할 수 있다”고 밝혔다. 앞으로 노년층도 촉각 기능 전자소자를 피하에 삽입하면 퇴화한 감각기능을 회복할 수 있다고 연구진은 기대했다.

정영미 연구원은 “이번 연구 성과는 소자와 소재, 재생의학을 아우르는 융합연구의 결과”라며 “의료기관, 기업과 함께 향후 임상시험을 진행하고, 온도, 진동, 통증과 같은 피부조직의 다양한 기능을 재건하는 연구로도 확장할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 지난달 2일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.

연구진이 개발한 통합 디바이스를 통해 외부 자극이 신경으로 전달되는 경로를 나타내는 모식도. ① 인공피부에 삽입되어 있는 유연 압력 센서를 통해 외부 압력이 전달되고, ② 전자 촉각 리셉터를 통해 외부 압력이 전기 신호로 변환된다. 이어 ③④ 전기 신호가 신경 인터페이싱 전극을 따라 신경에 전달된다./한국과학기술연구원(KIST)

참고 자료

Nature Communications(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-44064-7

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