금 나노탐침과 텅스텐 마이크로탐침을 쥐 뇌에 삽입하여 측정한 신경신호 비교. 금 나노탐침에서 스파이크 형태의 신경 신호가 뚜렷하게 관찰됨을 볼 수 있다/사진=KAIST


KAIST 화학과 김봉수 교수 연구팀이 감도가 1000배 높은 금나노선 신경탐침을 개발했다고 27일 밝혔다.

기존 신경탐침은 삽입했을 때 조직 손상이 커서 검출신호가 약한 반면, 새로 개발된 탐침은 손상을 최소화해 신경 신호가 상대적으로 크다.

연구팀은 단결정 금 나노선을 이용해 만든 굵기 100nm(나노미터, 10억분의 1미터) 나노탐침으로 쥐의 신경신호를 측정하는 데 성공했다고 발표했다.

이 침은 기존보다 1000배 이상 감도가 뛰어나다. 또 1mm 이하의 정밀한 간격으로 뇌신경 신호 측정이 가능하다.

뇌의 전기적 신경신호를 정확하게 수집·분석하는 신경탐침은 뇌연구에서 핵심기술이다. 신경탐침은 조직손상을 최소화해야하며 우수한 전기적 감도를 가져야한다.

연구팀은 탐침의 재료인 금에 열을 가해 증기상태로 만든 다음 온도가 낮은 기판으로 운반한 후 기판에서의 응결에 의해 단결정 금 나노구조가 생성되는 원리를 이용해 금 나노선을 개발했다.

만들어진 금 나노선은 결함이 없는 단결정구조이므로 전기전도성이 높으면서도 강하고 유연한 특성을 보였다.

연구팀은 개발된 나노탐침을 간질을 유발하는 약물을 투여한 쥐의 뇌에 삽입해 신경신호를 측정한 결과 간질을 일으키는 뇌의 특정 영역을 정확히 찾을 수 있었다고 설명했다. 또 낯선 쥐의 침입에 의한 신경신호의 변화도 탐지해냈다.

김 교수는 "새롭개 개발한 나노탐침은 뇌 신경 세포를 손상시키지 않으면서 단일 신경세포로부터의 신호를 높은 감도로 포착할 수 있다"며 "정밀한 뇌신경 3차원 지도 작성에 유용할 뿐 아니라 치매, 파킨슨병 등의 전기치료에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 나노분야 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano)' 12일자 온라인 판에 게재됐다.

머니투데이