딱딱한 고체 금속 아닌 부드러운 액체 금속으로 만들어
기존 인공망막보다 망막 손상 위험↓, 신경 신호전달↑
실명 환자의 시력을 '보다 안전하게' 회복시킬 수 있는 말랑말랑한 인공망막이 국내에서 개발됐다. 일단 쥐 실험에서 기존이 딱딱한 인공망막보다 더 개선된 시력 회복 효과를 입증했다.
연세대 세브란스병원 안과 변석호 교수와 공과대학 신소재공학과 박장웅 교수, 강남세브란스병원 안과 이준원 교수 연구팀은 실명 환자의 시력을 회복시킬 수 있는 안전성 높은 액체 금속 기반의 소프트 인공망막을 개발했다고 19일 밝혔다.
그간 망막색소변성증, 황반변성 등 망막질환으로 실명한 환자의 시력을 회복하려면 인공망막 장치를 망막 또는 뇌에 직접 연결하는 게 유일한 방법이었다.
인공망막 장치를 실명 환자에게 이식하기 위해서는 망막·뇌 등의 신경조직에 딱딱한 금속 재질의 전극을 넣어야 했다. 이 과정에서 딱딱한 금속이 부드러운 신경조직을 파고들며 필연적으로 손상을 유발해 염증반응을 일으키고 흉터(반흔)를 남겼다. 이때 생긴 흉터로 인해 시간이 지나면 신경조직과 전극 사이에 전기신호가 통하지 않게 된다. 현재까지 상용화했던 인공망막 장치들도 이러한 기술적 문제로 인해 사용하기 어려웠다.
이에 연구팀은 생체 적합성이 높은 액체 금속으로 제작된 3D 전극을 통합한 소프트 인공망막을 개발했다. 기존처럼 '고체 금속' 기반의 인공망막과 달리 망막조직과 비슷할 정도로 부드러운 소재인 '액체 금속'을 이용해 망막 손상을 최소화했다. 곡면으로 이뤄진 망막 표면에 최대한 밀착하도록 바늘 모양의 3차원 전극을 사용해 전기전도 효율도 높였다.
연구팀은 망막 퇴행으로 실명한 쥐의 눈에 자체 개발한 소프트 인공망막을 이식해 시력 회복 여부, 망막 손상 정도를 분석했다.
시력이 회복됐는지를 확인하기 위해 쥐 망막에 국부적으로 빛을 비췄다. 그 결과 빛을 받은 부분은 빛을 받지 않은 부분보다 약 4배 더 큰 망막 신호가 유발됐다. 해당 망막은 소프트 인공망막을 이식하기 전에는 빛에 대한 반응이 전혀 없었다. 이식 후, 빛 형태에 따라 반응이 발생한 것을 통해 시각이 회복된 것을 확인한 것이다.
특히 연구팀이 개발한 3차원 구조의 액체 금속 3D 전극은 같은 소재의 평면 전극과 비교해 신호전달 효율이 약 2배 높았다. 또 기존 고체 금속 소재의 인공망막과 달리 소프트 인공망막은 망막 손상, 염증 반응 등의 면역반응이 자극 전극 주변에서 나타나지 않았다.
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변석호 교수는 "액체 금속 3D 전극을 이용한 인공망막 장치는 기존의 딱딱한 금속 재질의 인공망막과 비교해 망막조직의 손상을 줄이고, 불규칙한 표면을 가진 망막에도 전극을 정확하고 안정적으로 접촉할 수 있다"면서 "이번 연구 결과를 통해 실명 환자를 위한 맞춤형 인공망막을 개발할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology)에 실렸다.
