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경북대학교 전자전기공학부 신경생체전자 연구실(Neural Bioelectronics Lab) 소속 박사과정 김기헌 학생(지도교수 신효근)이 제1저자로 참여한 연구 논문이 국제학술지 Small Methods (IF 9.1, JCR 상위 14.7%)에 게재되었다.
기존 신경 전극은 반도체 기반의 복잡한 공정과 고가의 장비·클린룸 시설을 필요로 하여 맞춤형 설계와 신속한 제작에 어려움이 있었다. 이번 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해, 레이저로 직접 패터닝한 그래핀(Laser-Induced Graphene, LIG)에 생체적합 윤활제 스프레이와 흑색 백금(Black-Pt) 기능화 공정을 접목한 단일 단계 제작법을 제시하였다. 이 공정은 CO₂ 레이저를 활용해 회로 패턴, 전극 노드, 커넥터 패드를 동시에 구현하고, 스프레이 코팅으로 절연층을 형성한 뒤 선택적 레이저 조사로 전극 부위를 정밀하게 노출시켜 별도의 리소그래피나 금속 증착 과정 없이 완전한 절연 및 노출 공정을 단일 프로세스로 완성할 수 있다. 특히 노출된 전극 표면에 Black-Pt 기능화를 적용함으로써 전극의 전기화학적 성능을 크게 향상시켰다.
연구팀은 이 방법을 통해 뇌전도(EEG), 피질전도(ECoG), 및 삽입형 프로브를 제작하고 마우스 뇌에서 전기생리 신호 측정을 수행하였다. 그 결과, 제작된 전극은 기계적 내구성과 안정적인 신호 획득 능력을 확보했으며, 세포 적합성 평가에서도 생체 적용 가능성을 입증하였다. 또한 전체 제작 과정이 5시간 이내에 완료되어, 기존 방식 대비 제작 시간과 비용을 100배 이상 절감할 수 있었다.
이번 연구는 “Single-Step Patterning of Biocompatible Neural Electrodes Using Black-Pt Functionalized Laser-Induced Graphene for in Vivo Electrophysiology”라는 제목으로 게재되었으며, 신속하고 저비용의 맞춤형 신경 전극 제작을 가능하게 하는 기반 기술로서 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI), 신경 모니터링 시스템, 전임상 연구 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 잠재력을 인정받았다. 연구팀은 향후 본 기술을 바탕으로 상용화를 추진할 계획이다.
논문링크
신경생체전자 연구실 홈페이지
신경생체전자 연구실 공식 유튜브 채널
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