빛으로 신경 조절한다

2014.11.12 18:00
이화여大-서울大-경희大, 난치성 신경질환 치료의 새로운 가능성 개척

 

연구팀이 개발한 신경 자극 기술을 표현한 학술지
연구팀이 개발한 신경 자극 기술을 표현한 학술지 '스몰'의 10월 15일자 표지. - Small 제공

국내 연구진이 빛을 이용해 신경을 안전하고 정밀하게 자극하는 기술을 개발했다. 이 기술은 간질이나 파킨슨병 같은 뇌신경계 질병을 치료하는 데 도움이 될 전망이다.

 

전상범 이화여대 전자공학과 교수팀은 김성준 서울대 전기정보공학부 교수팀과 변경민 경희대 생체의공학과 교수팀이과 공동으로 빛을 쪼여서 원하는 부위의 신경을 정밀하게 자극하는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

 

최근 손상된 감각이나 운동신경을 치료하는 방법으로 뇌 신경 자극법이 주목받고 있다. 하지만 전기나 초음파, 자기장 등을 이용한 기존 신경 자극법은 전극이나 시스템을 환자에 이식해야 한다는 점 때문에 실제 치료에 적용하는 데 한계가 있었다. 원하는 부위를 국소적으로 자극할 수 없다는 점도 문제였다.

 

연구진은 열을 이용해 신경세포나 세포 조직의 활동을 제어할 수 있다는 최신 연구 결과에 착안해 적외선을 흡수한 뒤 열을 발생시키는 ‘나노 히터’를 개발했다.

 

 

쥐의 말초신경세포에 주입된 나노막대(오른쪽 위 막대모양)의 모습. - 전상범 교수팀 제공
쥐의 말초신경세포에 주입된 나노막대(오른쪽 위 막대모양)의 모습. - 전상범 교수팀 제공

금 나노막대로 이뤄진 나노 히터는 적외선 파장의 빛을 흡수해 열을 내는 특성이 뛰어나다. 연구진이 쥐의 하체 운동에 관여하는 말초신경계에 나노막대를 주입하고 적외선 빛을 쪼였더니 신경 신호의 크기가 5배 이상 커졌다. 신경이 작은 신호에도 민감하게 반응할 수 있게 된 것이다.

 

또 금 나노막대로 자극한 신경 조직을 검사한 결과 아무런 손상이 발생하지 않아 환자 치료에 안전하게 사용할 수 있다는 점도 확인했다.

 

연구팀은 이번에 개발한 기술을 이용하면 파킨슨병과 치매를 비롯한 다양한 신경계 질병을 치료하는 장비를 국산화 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

전 교수는 “쥐의 뇌 신경세포를 이용한 실험도 진행할 예정”이라며 “임상을 거쳐 상용화까지는 시간이 걸리겠지만 치료 장비가 개발되면 경제적인 파급 효과가 클 것”이라고 말했다.

 

이번 연구결과는 나노기술분야 국제학술지 ‘스몰’ 10월 15일자 표지논문으로 실렸다.

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