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복잡한 '그래핀 신경세포 칩' PC로 쉽게 설계한다

경희대 연구팀 "관련 분야에서 파급효과 큰 기술"
적외선 레이저를 이용한 산화그래핀 환원 설명도. 산화그래핀 환원을 통해 부분적으로 도체가 형성되는 동시에 거친 표면이 만들어지기 때문에 신경세포 흡착·발달을 제어할 수 있다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]
적외선 레이저를 이용한 산화그래핀 환원 설명도. 산화그래핀 환원을 통해 부분적으로 도체가 형성되는 동시에 거친 표면이 만들어지기 때문에 신경세포 흡착·발달을 제어할 수 있다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 경희대 강경태·이민형 교수 연구팀이 그래핀 물질 위에서 신경세포 흡착·신경돌기 성장 방향을 제어할 수 있는 기술을 내놨다고 31일 밝혔다.

신경세포 칩은 살아있는 신경세포를 이차원 기판 전극 위에 배양한 바이오칩이다.

신경계 정보처리와 뇌 기능 연구, 인간 뇌와 상호작용하는 전자소자 개발, 인공 뇌 탐구 등의 기초 자료다.

연구팀은 적외선 레이저로 그래핀 표면에 패턴을 만들고서 이 패턴에 따라 신경돌기 방향을 효과적으로 제어하는 신경세포 칩을 구현했다.

산화 그래핀 기판에 적외선 레이저를 쬐면 레이저가 닿은 부분이 피라미드처럼 솟아오른다.

이때 세포는 피라미드 모양 가장 윗부분에 자리 잡게 된다.

신경세포 성장 방향은 일정한 유도시스템을 따라 조절할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

해당 산화 그래핀에서 발달하는 신경세포를 이용해 신경망 구조를 제어할 수 있다는 뜻이다.

선형 그래핀 패턴 위에서 신경세포 성장과 신경돌기 유도성장. 적외선 레이저 영향으로 만들어진 마이크로 수준 지형의 존재가 신경세포 생존을 돕는다. 지형을 따라 신경돌기 성장은 효과적으로 제어된다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]
선형 그래핀 패턴 위에서 신경세포 성장과 신경돌기 유도성장. 적외선 레이저 영향으로 만들어진 마이크로 수준 지형의 존재가 신경세포 생존을 돕는다. 지형을 따라 신경돌기 성장은 효과적으로 제어된다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

기판 제작 과정은 간단하다.

특수(친수성) 처리한 필름 위에 산화 그래핀을 바르고서 CD에 붙인다.

이 CD를 라이트 스크라이브 기능을 가진 드라이브에 넣는다.

라이트 스크라이브는 레이저로 CD나 DVD 등의 레이블 표면 염료에 화학변화를 일으켜 원하는 이미지나 그림을 새기는 기술이다.

이어 이미지 소프트웨어 프로그램을 이용해 원하는 도안을 그려내면 완성된다.

전문성이 없는 사람도 복잡하고 정교한 신경세포 칩을 가정용 PC 한 대로 손쉽게 만들 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.

연구팀 관계자는 "그래핀 산화·환원 패턴을 이용해 쉽게 세포 정렬을 할 수 있다"며 "패턴 자체가 전극 역할을 할 수 있어서 앞으로 신경세포 칩 연구 분야에 파급효과가 클 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진·중견연구)·미래소재 디스커버리 사업과 경기도지역협력연구센터(GRRC) 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 나노 레터스(Nano Letters) 11일 자 표지에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2018/07/31 12:00 송고

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