원격 뇌 자극을 위한 주입형 자기 나노머신

MIT가 이끄는 과학자들은 뇌 질환을 치료하는 방식을 바꿀 수 있는 나노머신을 개발했다. 이 나노머신은 약 250나노미터 크기의 작은 자기 나노디스크이며, 인간의 머리카락보다 훨씬 얇다. 이 나노머신은 뇌에 주입하여 더 침습적인 수단을 사용하지 않고도 뇌 세포를 자극하도록 설계되었다.

이 자기 나노디스크는 자기장을 가하면 작은 전류를 생성할 수 있기 때문에 작동한다. 이 전류는 뇌의 뉴런을 활성화할 수 있으며, 이는 의료 치료나 연구에 유용하다. 주요 아이디어는 이 디스크를 원격 뇌 자극에 사용하는 것이다. 즉, 의사는 전극을 이식하는 수술이나 침습적 유전자 변형을 사용하지 않고도 체외에서 뇌 활동에 영향을 미칠 수 있다.

네이쳐 나노테크놀로지에 게재된 논문은 몇 가지 단계로 구성된 프로세스를 설명한다.

이 나노디스크는 자기장에 반응하는 특수 소재로 만들어졌다. 2층 자기 코어와 압전 쉘이 있어 자기적 특성을 제어할 수 있다.

디스크가 만들어지면 치료나 연구가 필요한 뇌 부위에 직접 주입한다.

주입 후 외부 자기장을 적용한다. 이렇게 하면 나노디스크가 전기장을 생성하여 주변 뇌 세포를 자극한다.

잠재적인 치료 및 뇌 연구 응용 분야

나노디스크의 자기 코어는 자기변형성으로, 자화되면 모양이 변한다. 오른쪽의 무지개 나노디스크는 모양이 변하여 분홍색 뇌 뉴런이 자극을 받는다(출처: MIT).

연구는 아직 초기 단계이다. 폴리나 아니키에바가 이끄는 과학자들은 나노디스크가 자기장에 더 강하게 반응하도록 만들었다(이를 자기변형이라고 한다). 하지만 이 자기 효과를 신경 세포를 효과적으로 자극할 수 있는 충분한 전기 출력으로 바꾸는 데는 아직 연구가 필요하다.

이 기술은 언젠가 파킨슨병이나 간질과 같은 질병을 치료하거나 뇌 기능을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 덜 위험하고 더 침습적인 뇌 수술이나 유전자 치료에 대해 경계하는 환자에게 더 수용 가능한 치료법의 가능성을 열어준다.