KAIST 연구팀이 기존 반도체 공정의 한계를 넘어서는 새로운 3D 프린팅 공정을 활용해 맞춤형 3차원 뇌신경 칩을 구현했다.
KAIST는 바이오및뇌공학과 남윤기 교수 연구팀이 3차원 뇌신경 칩 제작의 새로운 플랫폼 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구에는 윤동조 박사가 제1저자로 참여했다.
기존 뇌신경 칩은 반도체 공정 기반으로 제작돼 입체 구조 구현과 형태 변형에 한계가 있었다.
KAIST 연구팀은 3D 프린터로 먼저 속이 빈 절연체 구조를 출력한 뒤, 전도성 잉크가 모세관 현상을 통해 내부 미세 터널을 채우게 하는 ‘역발상 공정’을 도입했다.
이를 통해 전극과 배선을 자유롭게 배치한 맞춤형 3차원 뇌신경 칩 제작이 가능해졌다.
새롭게 제시된 플랫폼은 프로브형, 큐브형, 모듈형 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 그래파이트·전도성 폴리머·은 나노입자 등 여러 재료 기반 전극 제작도 가능하다.
연구진은 이를 통해 3차원 신경 네트워크 내부와 외부의 다채널 신호를 동시에 측정하고, 신경세포 간 상호작용과 연결성을 정밀 분석할 수 있음을 확인했다.
남윤기 교수는 “3D 프린팅과 모세관 현상을 결합해 신경칩 제작의 자유도를 크게 확장한 성과”라며 “향후 뇌신경 조직을 활용한 기초 뇌과학 연구뿐 아니라 세포 기반 바이오센서와 바이오컴퓨팅 응용에도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 온라인판(6월 25일자)에 게재됐다.(논문명 : Highly Customizable Scaffold-Type 3D Microelectrode Array Platform for Design and Analysis of the 3D Neuronal Network In Vitro)