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[3D프린팅, BCI 결합] 과학자들은 살아있는 벌레 내부의 전자 장치를 3D프린팅하여 생물학과 기술을 병합한다. 이것은 미래의 뇌-기계 인터페이스(BCI)에 매우 중요하며 다양한 신경학적 상태를 치료하는 데에도 사용될 수 있다.

https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/

JM Kim | 기사입력 2023/04/17 [00:00]

[3D프린팅, BCI 결합] 과학자들은 살아있는 벌레 내부의 전자 장치를 3D프린팅하여 생물학과 기술을 병합한다. 이것은 미래의 뇌-기계 인터페이스(BCI)에 매우 중요하며 다양한 신경학적 상태를 치료하는 데에도 사용될 수 있다.

https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/

JM Kim | 입력 : 2023/04/17 [00:00]

전자 장치를 살아있는 조직에 통합하는 방법을 찾는 것은 뇌 이식에서 새로운 의료 기술에 이르기까지 모든 것에 매우 중요할 수 있다. 새로운 접근법은 회로를 살아있는 벌레로 3D프린팅하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다.

 

특히 신경계와 전자 장치를 연결하는 경우 기술을 인체와 보다 밀접하게 통합하는 방법을 찾는 데 관심이 높아지고 있다. 이것은 미래의 뇌-기계 인터페이스에 매우 중요하며 다양한 신경학적 상태를 치료하는 데에도 사용될 수 있다.

 

그러나 대부분의 경우 비침습적이고 오래 지속되며 효과적인 방식으로 이러한 종류의 연결을 만드는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 표준 전자 장치의 딱딱한 특성은 그것들이 물렁물렁한 생물학 세계와 잘 섞이지 않는다는 것을 의미하며, 우선 전자 장치를 체내에 주입하려면 위험한 수술 절차가 필요할 수 있다.

 

새로운 접근 방식은 대신 레이저 기반 3D프린팅에 의존하여 신체 내부에 유연한 전도성 와이어를 성장시킨다. Advanced Materials Technologies의 최근 논문에서 연구원들은 미세한 벌레의 몸 내부에 별 모양과 사각형 모양의 구조를 생성하는 접근 방식을 사용할 수 있음을 보여주었다.

 

이 연구를 이끈 랭커스터 대학교의 John Hardy New Scientist "가상적으로 조직 내부에 아주 깊숙이 인쇄하는 것이 가능할 것"이라고 말했다. "따라서 원칙적으로 인간이나 다른 더 큰 유기체를 사용하면 약 10cm를 인쇄할 수 있다."

 

연구진의 접근 방식은 매우 높은 정밀도로 다양한 빛에 민감한 재료를 치료할 수 있는 적외선 레이저를 발사하는 고해상도 Nanoscribe 3D 프린터를 포함한다. 그들은 또한 이전 연구에서 살아있는 동물의 세포를 전기적으로 자극하는 데 사용할 수 있는 전도성 폴리머 폴리피롤을 포함하는 맞춤형 잉크를 만들었다.

 

이 계획이 살아있는 세포와의 인터페이스라는 주요 목표를 달성할 수 있음을 증명하기 위해 연구원들은 먼저 폴리머 스캐폴드에 회로를 인쇄한 다음 페트리 접시에서 살아 있는 생쥐 뇌 조직 조각 위에 스캐폴드를 배치했다. 그런 다음 유연한 전자 회로를 통해 전류를 흘려 쥐의 뇌 세포에서 예상되는 반응을 생성한다는 것을 보여주었다.

 

그런 다음 팀은 지금까지 달성되지 않았던 생물 내부의 전도성 회로를 인쇄하는 데 접근 방식을 사용할 수 있음을 시연하기로 결정했다. 연구원들은 열, 부상 및 건조에 대한 민감성 때문에 회충 C. elegans를 사용하기로 결정했으며, 접근 방식이 얼마나 안전한지 엄격한 테스트를 할 것이라고 말했다.

 

먼저 팀은 잉크가 동물에게 독성이 없는지 확인하기 위해 잉크를 조정해야 했다. 그런 다음 먹이를 먹고 있는 박테리아 페이스트와 혼합하여 벌레 내부로 가져와야 했다.

 

동물이 잉크를 삼킨 후에는 나노스크라이브 프린터 아래에 두었다. 나노스크라이브 프린터는 벌레의 피부와 내장 내에서 몇 마이크로미터에 걸쳐 정사각형과 별 모양을 만드는 데 사용되었다. 그러나 움직이는 내장에서 모양이 제대로 나오지 않았다는 사실 때문에 연구자들은 인정했다.

 

벌레의 몸 안에 인쇄된 모양에는 기능이 없었다. 그러나 셰필드 대학의 이반 미네프는 뉴 사이언티스트에 이 접근법이 언젠가는 살아있는 조직과 얽힌 전자 장치를 만드는 것을 가능하게 할 것이라고 말했다.

 

저자는 또한 생의학 응용에 대한 접근 방식을 채택하려면 상당한 추가 연구가 필요하다는 점을 인정한다. 그러나 장기적으로 그들은 그들의 작업이 의료 목적, 미래의 신경 조절 임플란트 및 가상현실 시스템을 위한 맞춤형 뇌-기계 인터페이스를 가능하게 할 수 있다고 믿는다. 또한 신체 내에서 생체 전자 임플란트를 쉽게 수리할 수 있다.

 

이 모든 것이 실현되려면 아직 멀었지만, 이 접근 방식은 생물학과 기술의 세계를 연결하는 데 도움이 되는 유연하고 생체 적합성 전자 장치와 3D프린팅을 결합할 수 있는 잠재력을 보여준다.

 

이미지 제공: Kbradnam/Wikimedia Commons

 
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