미국 MIT 연구팀이 빛 조사로 형태를 변화시켜 신경 세포와 신경 섬유를 감쌀 수 있는 유연한 얇은 필름 소재를 개발했다고 발표했다. 절연체로 기능하는 이 폴리머 필름은 신경 손상으로 인한 신경 질환 치료에 유망할 뿐 아니라 향후에는 회로를 내장하여 신경 세포용 웨어러블 장치로 기능하고 신경 활동 모니터링, 조절, 상실된 신경 기능 복구 등을 할 수 있는 무선 사이버닉 기술로 발전할 가능성도 있다고 기대되고 있다.
과학자는 오랫동안 뇌 등 신경 조직 기능은 신경 세포가 기본 단위라고 생각해왔지만 연구 진전으로 뉴런 작용은 축삭 및 수상돌기, 세포체 등 세포 내 구획 활동으로 이뤄진다는 게 밝혀졌다. 뉴런을 구성하는 개별 부품 기능에 대한 이해를 깊이하거나 개별 세포 간 신경 전달을 조사할 수 있다면 뇌 작용 규명과 신경 질환 치료에 도움이 될 것이지만 뉴런 조직의 복잡하고 다양한 형태와 섬세함이 과제로 남아있다.
이번에 MIT 연구팀이 개발한 Poly(Disperse Red 1 Methacrylate): pDR1M은 아조벤젠이라는 유기 화합물을 포함한 유연한 폴리머로 이뤄진 얇은 필름. 이 필름은 빛에 의해 구조가 변화하는 아조벤젠의 광이성화 특성을 이용해 세포에 감싸지거나 붙을 수 있으며 빛 강도와 방향, 필름 형태 변화로 세포에 맞추는 것도 가능하다.
실제로 연구팀은 배양한 쥐 뉴런에 pDR1M 필름을 도입하는데 성공했다. pDR1M 필름은 생분해가 느리고 빛이 없으면 이성화가 일어나지 않아 지정된 위치에서 벗어나기 어려운 것으로 알려졌다.
pDR1M 필름은 수천 장씩 용액에 녹여 체내에 주입하고 체외에서 조사한 빛으로 변형시켜 뉴런을 포장하는 용도로 사용될 것으로 예상된다. 그 주요 용도는 신경 섬유를 연결하는 축삭을 보호하는 수초(myelin) 파괴로 일어나는 다발성 경화증(MS) 등 신경 퇴행성 질환 치료다.
또 향후에는 필름에 회로 패턴을 새겨 뉴런 신호를 모니터링하는 센서나 신호를 조정하는 세포 수준 웨어러블 기기 등으로의 활용도 고려되고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.