 |
왼쪽부터 용형석 박사, 연세대 홍진기 교수, 중앙대 이상민 교수. |
이 교수팀은 연세대 홍진기 교수 연구팀과 실시한 공동연구를 통해 핸드폰 사용, 걷기와 같은 일상생활 중에서 발생하는 전기 에너지를 별다른 장치 없이 인체를 매개로 삼아 전달하는 기술을 개발하고, 시뮬레이션과 전임상 시험을 통해 그 메커니즘을 정립했다고 27일 밝혔다.
이번 연구는 배터리와 전선, 발전기와 같은 부가장치 없이도 인체를 매개로 일상생활에서 발생하는 전기 에너지를 전달하는 시스템을 개발하고 정립했다는 데 의미가 있다. 휴대전화 및 노트북과 같은 전자기기나 신발·옷 등에서 발생하는 전자기장을 인체를 통해 전달해 세포를 자극하는 전력원으로 활용할 수 있음을 발견한 것이다. 연구팀은 이번 발견을 ‘인체 매개 에너지 전달 시스템(BmET, Body-mediated energy transfer)’으로 명명했다.
인체는 높은 유전율을 지닌 복합 물질로 이뤄져 있어 전자기장을 쉽게 전달할 수 있다. 인체 무선 통신과 에너지 발전 등의 분야에서 이같은 인체의 특징을 활용하려는 시도들이 있었지만, 전자기장이 생체 조직에 미치는 영향이 확인되지 않은 탓에 관련 기술의 성장이 더뎠다.
연구팀은 유한요소해석(FEA, Finite Element Analysis)을 통해 체외 시험(ex-vivo)과 시험관 내 시험(in-vitro) 사이에 존재하는 자극 세기의 누락된 연결고리(missing link)를 해결했으며, FEA를 통해 검증한 자극의 세기를 골분화 세포(Osteoblast)에 적용했을 때 전반적인 활성화 정도가 변한다는 점을 확인했다.
연구팀은 ex-vivo를 통한 측정을 기반으로 세포 내 배양액의 양과 전극·세포 사이의 거리를 조절해 최적의 전기장 세기를 확보했다. 이를 골분화 세포에 전달해 세포 증식, 성장인자와 단백질 발현 등의 현상을 분석한 결과 전기자극에 의해 세포 증식이 약 20% 증가한다는 점을 발견했다. 성장인자와 단백질도 대조군에 비해 20% 이상 증가하는 것으로 함께 확인됐다. 유전자분석을 통해 다양한 세포 기능에 관여하는 유전자 마커의 발현이 최대 40%까지 증가하는 점을 밝혀낸 것도 이번 연구가 거둔 대표적인 성과다.
이번 연구 성과는 그간 모호했던 전기자극 시스템의 생체 자극 거동을 명확히 밝힘으로써 신경 치료, 상처 치유 등 의료 분야에 폭넓은 활용 가능성을 열어줬다는 평을 받고 있다.
이번 연구 논문은 지난해 피인용도(Impact Factor) 19를 기록한 국제 저명 학술지 ‘Adavanced Functional Materials’에 게재됐다.
[저작권자ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]
