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고령화 및 만성 질환 환자 증가로 인해 체내 삽입형 의료장치에 대한 관심이 대두된 가운데 체액으로 작동하는 생체 삽입형 전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
미래창조과학부(장관 최양희)는 최근 노광철 박사 연구팀(한국세라믹기술원)과 허윤석 교수 연구팀(인하대)이 “혈액, 림프액 등 인체의 체액을 통해 에너지를 저장할 수 있고 외장재 없이 반영구적으로 사용가능한 생체 이식형 전지를 개발했다”고 밝혔다.
현재 사용되는 체내 삽입형 의료 장치는 인체 내·외부의 전지에 의해 전원이 공급된다.
하지만 외부전지로 의료장치에 전원을 공급하는 경우 피부 및 조직을 통과해 전선이 연결되므로 도선이 부식될 수 있고 격한 운동 또는 외부 충격 등으로 피부의 전선연결부위로 병원균이 침입해 2차 감염문제를 발생시킬 수 있다.
인체 삽입형 내부전지도 용량이 제한적이기 때문에 일정 시간이 지나면 전지를 교체하는 재수술이 필요하고 전지를 구성하고 있는 전해액 누수로 인한 인체감염 및 독성문제가 존재했다.
이에 연구팀은 기존 내부전지의 제한적인 용량으로 재수술 과정 및 전해액 누수로 인한 독성 문제를 해결하기 위해 인체에 풍부하게 존재하는 체액을 전지의 전해액으로 사용하는 방법을 고안했다.
연구팀은 생체 친화적인 물질로 만들어진 전극을 직접적으로 체내에 삽입하고 인체의 체액 속에 존재하는 나트륨, 칼륨, 염소 이온 등이 전극에 흡·탈착함으로써 작동하는 반영구적인 생체 이식형 슈퍼커패시터를 개발했다. 슈퍼커패시터는 축전 용량이 큰 에너지 저장장치다.
생쥐를 통한 실험결과 세포독성이 없고 생체 적합성이 우수하게 나타났으며 충전과 방전도 안정적으로 이뤄졌다.
연구팀은 “이 연구는 생체 친화적 소재로 제작한 전극만을 삽입해 외장재 없이 체액으로 구동하는 생체 삽입형 전지를 개발한 것”이라며 “신개념 나노 의료기기 개발 및 보급화를 가능케 할 수 있는 원천 기술이 될 것으로 기대된다”고 말했다. |
