빛으로 움직이는 미세 바늘…부경대, 피부 삽입 기술 개발

(부산=뉴스1) 윤일지 기자 = 국립부경대학교 연구팀이 빛에 반응하는 부드러운 소재를 이용해 순간적으로 강한 힘을 발생시켜 피부에 마이크로니들(미세 바늘)을 삽입하는 기술을 개발했다.

국립부경대 고분자공학전공 김대석 교수와 이채원 석사과정생, 휴먼바이오융합전공 박승현 교수와 김난경 석·박사통합과정생 공동연구팀은 액정 엘라스토머(LCE)와 자석, 스냅스루(snap-through) 구조를 결합한 고출력 원격 마이크로니들 구동 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다.

액정 엘라스토머는 고무처럼 유연하면서도 빛이나 열 등 외부 자극에 따라 형태를 바꿀 수 있는 소재다. 연구팀은 이 소재에 에너지를 저장한 뒤 임계점을 넘으면 구조가 순간적으로 뒤집히는 스냅스루 현상을 적용했다.

여기에 영구자석을 결합해 에너지 방출을 증폭한 결과 최대 속도는 빛만으로 구동했을 때 초당 약 140㎜에서 약 332㎜로 증가했고, 최대 구동력도 약 14.6배 향상됐다.

연구팀은 액추에이터에 고분자 마이크로니들을 결합해 피부 삽입 성능을 확인했다. 실험 결과 마이크로니들은 피부를 모사한 젤라틴 구조물과 실제 돼지 피부 조직에 성공적으로 삽입됐으며, 돼지 피부에서는 평균 약 364㎛ 깊이까지 도달했다.

또 약물을 모사한 형광 물질이 삽입 부위 주변으로 전달되는 것을 확인했으며, 마이크로니들의 길이와 배열 개수를 조절해 삽입 깊이와 물질의 확산 면적을 제어할 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 이번 기술이 가축의 건강 상태를 감지하는 데 그치지 않고 필요한 순간 약물 등을 직접 전달하는 '행동하는 스마트 축산'으로 확장될 수 있을 것으로 기대했다.

김대석 교수는 "스마트 축산뿐 아니라 웨어러블 의료기기, 바이오인터페이스, 소프트 로봇 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과를 담은 논문은 재료과학 분야 국제학술지 'Advanced Functional Materials'(IF 19.9)에 지난 7일 온라인 게재됐다.

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