▲ (a) 2채널 탄소나노튜브섬유마이크로전극으로, 직경 43 μm의 탄나노튜브섬유 두가닥을 꼬아서 만든 것 (b, c, d) 다른 세 부위에서의 PtIr 전극. (b) 전극의 상부로 4cm 길이 및 200 μm 지름의 튜브를 절연하고 있는 폴리이미드. (c) 전극의 끝 5mm로, 3 μm의 parylene으로 두껍게 코팅된 75 μm의 섬유. d) 경사진 활성 영역으로 37.9±7.6 kΩ의 임피던스를 나타내며, PtIr 200μm가 노출돼 있다(스케일 바 = 200 μm)..

미국 연구진이 개발한 탄소나노튜브섬유가 뛰어난 생체적합성과 유연성으로 뇌와의 직접적인 통신에 최적 경로를 제공해 향후 신경계질환 치료 섬유로 사용될 것으로 보인다.

미국 라이스대학 연구팀이 개발한 탄소나노튜브섬유(carbon nanotube fiber)를 개발했다고 연구결과는 ACS Nano지 온라인에 3월24일로 게재됐다.

CNT섬유는 뇌 심부를 자극하는데 많이 쓰이는 금속전극보다 뛰어나며, 신경계로부터 오는 신호를 판독하는데에서 탁월한 성능을 보여 향후 뇌신경계와 상호작용 할수 있는 안전한 전극으로 이상물질이다.

또한 뛰어난 유연성과 생체적합성으로 그간 뇌와 유사한 물리적 특성을 가지는 전극이 필요한 뇌심부를 자극하는 기기로 적합하다.

CNT섬유는 양방향연결이라는 특성을 가지고 있어 움직임, 기분 및 신체기능을 조절하는 영역의 신경회로의 실시간 반응을 모니터링하면서 동시에 신경장애를 가진 환자를 치유하는데 유용할 것으로 보인다.

근육긴장이상 및 우울증 같은 다른 신경학적 문제를 가진 환자의 뇌 심부를 자극하는 용도 와 뇌-기계 인터페이스 및 감각 혹은 운동기능을 회복시키는 차세대 기술로 활용이 가능하다.

연구진은 항공우주분야에 사용할 목적으로 개발한 긴 나노튜브 다발을 습식방사 공정을 통해 수 백만개의 다발로 이루는 과정도중, 실크 같은 부드러움을 가진 특성을 발견했는데 이는 인체의 전기적 기능을 담당하기에 이상적일 것이라는 점에 착안했다.

고전도성 CNT섬유는 정교한 금속 전극에 비해 훨씬 뛰어난 임피던스(impedance)를 보이기 때문에, 더 긴 기간 동안 더 낮은 전압에서도 뛰어난 접촉을 유지하는 것이 가능하다. 섬유의 말단은 노출된 팁(tip)으로, 신경의 폭과 유사하다. 나머지는 3마이크론 정도의 뛰어난 절연성 물질인 유연하고 생체적합성 고분자로 둘러싸여 있다.

연구팀은 “CNT섬유는 유연성과 염증을 유발하지 않는 등 생체 적합성이 뛰어나 향후 파킨슨병을 가진 환자에게 자체 조절이 가능한 치료용 기기로 사용 가능할 것으로 보인다”고 밝혔다.