성균관대, 차세대 로봇 재활 시스템 제조 프로토콜 발표

글로벌바이오메디컬공학과 신미경·전자전기공학과 손동희 교수 연구팀

주사형 전기전도성 보형물

신축성 자가치유 전극 통합

성균관대 신미경 교수(왼쪽 첫 번째), 손동희 교수(왼쪽 두 번째), 진수빈 석박사통합과정생(왼쪽 세 번째), 최희원 석박사통합과정생. (사진=성균관대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 성균관대 연구팀은 주입형 전도성 하이드로겔과 신축성 전극의 제조 및 평가 방법, 이를 통합한 폐루프 방식의 로봇 재활 시스템 개발 프로토콜을 세계적인 학술지 '네이쳐프로토콜스(Nature Protocols)'에 지난 19일 발표했다.

연구는 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수 및 전자전기공학과 손동희 교수 연구팀에 의해 수행됐다.

기존 연구에서는 조직 재생용 하이드로겔의 기계적 불안정성과 낮은 전도성으로 인해 조직 간 전기적 신호의 전달이나 생체전자 기기와의 효과적인 인터페이싱이 어려웠다. 또한 실제 기능 회복을 위한 신경·근육 조직의 능동적 재건에는 한계가 있었다.

이에 재활 분야에서는 생체 신호를 기반으로 한 폐루프(closed-loop) 시스템의 필요성이 대두됐다.

그러나 조직에 안정적으로 부착되고 신호를 주고받을 수 있는 유연하고 자가치유 가능한 전극 소재의 부재로 인해 실시간 피드백 기반의 정밀한 로봇 재활 구현 역시 제한적이었다.

'폐루프 로봇 재활 시스템 구성요소' 개발을 위한 실험 절차 개략도. (사진=성균관대 제공) *재판매 및 DB 금지

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 ▲전도성 하이드로겔(전기가 통하는 성질을 가진 젤 형태의 물질) ▲자가 치유 신축성 전극 ▲폐루프 로봇재활시스템 등의 세 가지 요소를 통합하고 이를 하나의 체계적이고 재현 가능한 실험 프로토콜로 정립했다.

이 프로토콜은 실제 근육 결손 동물 모델에 하이드로겔을 주입한 뒤 생체 신호를 감지한다.

또한 이에 따른 로봇 제어까지 이어지는 연속적인 실험 흐름을 포괄해 향후 다양한 생체전자 및 조직 재생 연구에 기술적 기반을 제공했다.

이러한 통합형 재활 시스템은 말초신경, 척수 등 다양한 전기 활성 조직의 재생 및 기능 회복 연구에도 적용 가능한 기반 기술로 확장될 수 있다.

신 교수는 "이번 프로토콜은 조직 손상에 따른 생체신호 변화를 해석하고 주사로 투여 가능한 하이드로겔을 이용해 기능 회복을 유도할 수 있는 구체적 실험 방법을 제시한 것"이라고 설명했다.

손 교수는 "신경, 심근, 척수 등 다양한 전기 활성 조직의 재생 및 인터페이싱 연구가 더 폭넓게 진행되길 기대한다"고 말했다.


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