신경세포와 세포를 감싸는 빛으로 제어되는 소프트 폴리머 장치

MIT 연구원들은 스마트워치나 피트니스 트래커가 인간의 생리학에 작용하는 방식과 유사하게 신체 내 개별 세포와 상호 작용할 수 있는 "웨어러블" 기기를 개발했다.

아조벤젠이라는 부드러운 폴리머로 만든 이 기기는 손상을 입히지 않고 뉴런의 축삭과 수상돌기를 부드럽게 감싼다.

이 기기의 기반 기술은 빛에 반응할 수 있게 해준다. 활성화되면 세포의 복잡한 구조에 맞는 모양으로 굴러간다.

이 작은 웨어러블의 제조 공정은 아조벤젠을 수용성 층에 놓은 다음 폴리머를 수천 개의 미세 구조로 성형하는 것으로 시작된다. 용매를 증발시키고 과도한 물질을 제거하기 위해 에칭한 후 수용성 층이 용해되어 기기가 물 속에서 자유롭게 떠다닌다.

연구원들은 빛을 통해 이러한 기기를 정밀하게 제어하여 세포 주위를 감싸는 방식을 조정할 수 있다. 이 기능은 다양한 응용 분야를 열어준다.

한 가지 잠재적 용도는 합성 미엘린으로, 천연 미엘린이 손실된 다발성 경화증과 같은 상태에서 축삭에 인공적인 절연을 제공하는 것이다.

또 다른 응용 분야는 세포를 자극할 수 있는 재료와 장치를 통합하여 뉴런의 활동을 조절하는 것이다. 이는 세포 하부 수준에서 정확한 전기 활동 조절을 허용하여 뇌 질환을 치료하는 데 유익할 수 있다.

또한 이러한 장치는 특정 세포 유형이나 세포 하부 영역을 표적으로 삼아 생물학적 연구 및 의료 치료에서의 유용성을 높일 수 있다.

미래 연구에 대한 큰 잠재력

연구자들은 네이쳐 커뮤니케이션 케미스트리에 게재된 논문에서 이 연구의 방법과 결과를 설명한다.

MIT 보도 자료에서 연구 책임자인 데블리나 사르카르는 "이러한 세포와 ​​친밀한 인터페이스를 갖기 위해서는 장치가 부드럽고 이러한 복잡한 구조에 맞춰야 한다."라고 말한다. "이것이 이 연구에서 우리가 해결한 과제이다. 우리는 아조벤젠이 살아있는 세포에 감쌀 수 있다는 것을 처음으로 보여주었다."

이 연구는 살아있는 세포와의 호환성을 보여주었고, 쥐 뉴런에 대한 테스트에서 이러한 장치를 적용해도 손상이 없음을 나타냈다. 연구자들은 수천 개의 이러한 장치가 신체를 돌아다니며 빛으로 비침습적으로 제어되는 미래를 상상한다.

이는 신경계와 미세한 규모로 인터페이스하는 새로운 방법을 제공하여 신경계 질환에 대한 치료법을 혁신하고 세포 과정에 대한 이해를 심화할 수 있다.

"여기서 소개하는 개념과 플랫폼 기술은 미래 연구에 엄청난 가능성을 가져다주는 초석과 같다."라고 사르카르는 말한다.