[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 인체 이식용 전자의료기기의 성능과 안정성을 높인 전자소자 개발에 성공했다. 

27일 한국연구재단에 따르면 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 윤명한·이광희 교수 연구팀은 고온·고압의 멸균처리 후에도 체내에서 장시간 안정적으로 작동하는 고성능 플라스틱 전해질 전자소자를 개발했다. 

연구결과 논문은 지난 21일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다. 

[그림] 고성능, 고안정성을 지닌 플라스틱 논리소자 및 결정화된 전도성고분자의 세부구조 및 미래 인체친화형 헬스케어 기기의 모식도 : 결정화된 PEDOT:PSS 는 높은 결정성과 다공성 미세구조로 인해, 높은 소자성능 및 기기안정성을 띈다. 미래 인체 친화형 헬스케어 기기의 개발의 측면에서 볼 때 이 연구결과는 플라스틱 생체전자기기의 성능 및 안정성 향상 측면에서 근본적인 접근법을 제시한다는 점에서 주목할 만하다. 2018.09.27 [자료=한국연구재단]

유기생체전자소자는 기존의 무기물과 탄소 기반의 소자보다 우수한 생체신호 감지능력, 기계적 유연성, 생체적합성과 낮은 공정비용 등의 특성에 따라 차세대 인체 이식용 전자의료기기의 핵심기술로 주목받고 있다. 하지만 인체 내 장시간 사용 시 필요한 체내 구동 안정성과 고온·고압 멸균처리 중 발생하는 변성이 약점으로 지적돼 왔다. 

연구팀은 문제해결을 위해 계면활성제와 가교제 등 첨가제를 추가하는 기존의 개선방식 대신 근본적인 재료공학적 접근법을 통해 높은 성능과 안정성의 동시 확보를 시도했다. 

특히 연구팀은 유기생체전자소자 개발 분야에서 가장 대표적인 물질인 전도성 고분자(PEDOT:PSS)의 미세구조를 분석해 첨가제 없이 활성층 고분자 물질의 고결정성 분자 재배열 유도만으로도 전해질 트랜지스터의 소자 성능과 수용액상 안정성이 극대화한다는 사실을 규명했다. 

또 연구팀은 이 같은 고결정성 고분자의 안정성에 따라 플라스틱 전자소재를 이용한 생체전자소자가 생체 이식형 의료기기의 미생물 멸균 과정에서 주로 쓰이는 고온·고압의 오토클레이브(Autoclave) 처리 이후에도 고성능·고안정성을 유지할 수 있다는 점을 확인했다. 

광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 윤명한 교수 2018.09.27. [사진=한국연구재단]

윤명한 교수는 “생체전자소자 개발을 위해 필수적인 전도성 고분자 물질의 성능 향상과 용액 안정성을 비교적 간단한 용역매개 결정화법을 통해 확보한 것”이라며 “향후 생체전자소자 상용화와 사물인터넷(IoT) 기반의 유연 광센서나 수계 유기전극 기반 촉매 개발에도 기여할 수 있을 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.

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