연질 금은 신경과 전자 장치 사이의 연결을 가능하게 합니다.

금은 길고 가는 실로 쉽게 변형되지 않습니다. 그러나 스웨덴 린셰핑 대학(Linköping University)의 연구원들은 이제 금 나노와이어를 만들고 신경계에 연결될 수 있는 부드러운 전극을 개발하는 데 성공했습니다. 전극은 신경처럼 부드럽고 신축성이 있으며 전기 전도성이 있어 체내에서 오랫동안 지속될 것으로 예상됩니다.

어떤 사람들은 "황금 같은 마음"을 가지고 있는데 왜 "황금 같은 신경"은 아닌가? 미래에는 이 귀금속을 소프트 인터페이스에 사용하여 의료 목적으로 전자 장치를 신경계에 연결하는 것이 가능할 수도 있습니다. 이러한 기술은 간질, 파킨슨병, 마비 또는 만성 통증과 같은 상태를 완화하는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 전자 장치가 뇌나 신경계의 다른 부분과 만날 수 있는 인터페이스를 만드는 것은 특별한 과제를 안겨줍니다. "전자제품에 사용되는 고전적인 전도체는 매우 단단하고 견고한 금속입니다. 신경계의 기계적 특성은 부드러운 젤리를 더 연상시킵니다. 정확한 신호 전송을 위해서는 신경 섬유에 매우 가까이 접근해야 합니다. 그러나 신체가 끊임없이 움직이기 때문에 단단한 것과 부드럽고 깨지기 쉬운 것 사이의 긴밀한 접촉을 달성하는 것이 문제가 됩니다."라고 린셰핑 대학 유기 전자 연구소의 재료 과학 교수인 클라스 티브란트(Klas Tybrandt)는 말합니다. 따라서 연구자들은 신체의 부드러움과 유사한 기계적 특성뿐만 아니라 우수한 전도성을 갖는 전극을 만들고 싶어합니다. 최근 몇 년 동안 여러 연구에 따르면 연성 전극은 경성 전극만큼 조직을 손상시키지 않는 것으로 나타났습니다. Small 저널에 발표된 현재 연구에서 Linköping University의 연구자 그룹은 머리카락보다 천 배 더 얇은 금 나노와이어를 개발하고 이를 탄성 물질에 내장하여 부드러운 미세 전극을 만들었습니다. "우리는 금 나노와이어와 매우 부드러운 실리콘 고무를 결합하여 새롭고 더 나은 나노 물질을 만드는 데 성공했습니다. 이러한 결합을 통해 전기 전도도가 높고 매우 부드럽고 생체 적합성 물질로 만들어진 도체가 탄생했습니다. 몸과 함께요." 클라스 티브란트(Klas Tybrandt)는 말합니다. 실리콘 고무는 유방 보형물과 같은 의료용 보형물에 사용됩니다. 연질 전극에는 임상용 의료 기기에 흔히 사용되는 금속인 금과 백금도 포함되어 있습니다. 그러나 길고 좁은 금 나노구조를 만드는 것은 매우 어렵다. 이것은 지금까지 큰 장애물이었지만, 이제 연구자들은 금 나노와이어를 제조하는 새로운 방법을 찾아냈습니다. 그리고 그들은 은 나노와이어를 사용하여 이를 수행합니다. 은은 연구자들이 추구하는 종류의 나노와이어를 생성하는 데 매우 좋은 재료가 되는 독특한 특성을 갖고 있기 때문에 일부 신축성 있는 나노재료에 사용됩니다. 은의 문제점은 화학적으로 반응성이 있다는 것입니다. 은수저가 시간이 지나면 표면에서 화학반응이 일어나 변색되는 것과 마찬가지로, 나노와이어에 있는 은이 분해되어 은이온이 새어나온다. 농도가 충분히 높으면 은 이온은 우리에게 유독할 수 있습니다. Klas Tybrandt 연구 그룹의 박사 과정 학생인 Laura Seufert가 금 나노와이어를 합성하거나 "성장"하는 방법을 찾으면서 새로운 가능성을 열어주는 새로운 접근 방식을 생각해 냈습니다. 처음에는 나노와이어의 모양을 조절하는 것이 어려웠다. 그러나 그녀는 매우 매끄러운 전선을 만드는 방법을 발견했습니다. 처음부터 금나노와이어를 키우려고 한 것이 아니라 순은으로 만든 얇은 나노와이어로 시작했습니다. "은 나노와이어를 만드는 것이 가능하기 때문에 우리는 이를 활용하고 은 나노와이어를 금을 성장시키는 일종의 주형으로 사용합니다. 공정의 다음 단계는 은을 제거하는 것입니다. 그것이 완료되면 우리는 재료를 갖게 됩니다. 그것은 99% 이상의 금을 함유하고 있기 때문에 길고 좁은 금 나노구조를 만드는 문제를 해결하는 것은 약간의 트릭입니다."라고 Klas Tybrandt는 말했습니다. 린셰핑 대학교 생의학 및 임상과학과의 Simon Farnebo 교수와 공동으로 연구를 진행한 연구자들은 부드럽고 탄력 있는 미세 전극이 쥐의 신경을 자극할 뿐만 아니라 신경의 신호를 포착할 수 있음을 보여주었습니다. 소프트 전자 장치가 신체에 내장되는 응용 분야에서는 재료가 오랫동안 지속되어야 하며, 가급적이면 평생 지속되어야 합니다. 연구진은 새로운 물질의 안정성을 테스트한 결과 최소 3년 동안 지속된다는 결론을 내렸습니다. 이는 지금까지 개발된 많은 나노물질보다 우수한 것입니다. 연구팀은 현재 재료를 개선하고 더 작고 신경 세포와 더 밀접하게 접촉할 수 있는 다양한 유형의 전극을 만드는 작업을 진행하고 있습니다. 이 연구는 스웨덴 전략 연구 재단, 스웨덴 연구 위원회, Knut 및 Alice Wallenberg 재단, 린셰핑 대학의 첨단 기능성 재료에 대한 스웨덴 정부의 전략 연구 분야인 AFM 등의 지원을 받아 자금을 지원받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240806131311.htm