생물의 체내에서 완전히 분해되는 무선 충전기가 중국에서 개발됐다. 장기의 기능을 모니터링하고 정교한 투약에 응용되는 체내 임플란트를 실현할 주요 기술로 학계 관심을 받았다.
중국 란저우대학교 연구팀은 22일 공식 채널을 통해 체내에 내장된 임플란트에 동력을 공급하는 생분해성 무선 충전기를 소개했다.
이 장치는 체내에서 만든 전력을 흡수해 몸 안에 장착된 임플란트에 직접 공급한다. 부드러운 생분해성 소재로 제작해 접거나 구부릴 수 있고 몇 달 안에 완전히 녹아내리는 소재로 제작됐다.
구체적으로 이 장치는 체내에서 발전하는 마그네슘 코일과 전기를 교류에서 직류로 변환하는 모듈, 그리고 최근 주목받는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터로 구성된다.
연구팀 관계자는 “이 장치들을 폴리머나 왁스로 만든 시트에 올려 고정하고 체내에 이식한다”며 “시트는 유연하게 휘어져 복잡한 체내 구조에도 딱 맞는다”고 설명했다.
이어 “체내의 슈퍼커패시터를 충전하려면 또 다른 마그네슘 코일을 임플란트 바로 위에 오도록 피부에 댄다”며 “이렇게 하면 체외의 코일이 송신 코일 기능을 하면서 무선 충전이 가능하다”고 덧붙였다.
슈퍼커패시터는 전기 에너지를 그대로 저장할 수 있다. 화학 에너지 형태로 전기를 저장하는 일반적인 전지에 비해 빠른 충전이나 방전이 가능해 산업계가 주목해 왔다.
연구팀 관계자는 “쥐 실험 결과 무선 충전기는 최대 10일간 작동했고 두 달 만에 체내에서 완전히 녹아 없어졌다”며 “충전기는 마그네슘과 아연으로 만들어졌지만 분해될 때까지 발생한 양은 하루 권장 섭취량 이하였다”고 말했다.
의학계는 인간이나 동물의 체내에 주입하는 의료용 초소형 전자 장치를 개발 중이다. 이런 바이오일렉트로닉스(bioelectronics) 기술은 거동이 불편하거나 인지력 저하로 올바른 사고가 불가능한 이들의 정확한 투약 및 모니터링에 응용할 수 있다. 최근에는 우울증 치료를 위한 임플란트도 등장했다.
다만 이런 장치는 전원 문제가 오랜 숙제였다. 물론 전원 시스템을 갖춘 체내 임플란트도 개발됐지만 배터리 용량이 한정돼 오랜 기간 사용할 수는 없었다.
연구팀 관계자는 “생분해성 무선 충전기는 장치를 감싸는 시트의 두께나 화학적 성질을 바꾸는 식으로 사용 기간을 얼마든 조정할 수 있다”며 “아직 미완성으로 더 많은 연구와 시험이 필요하지만 장래가 유망한 체내 임플란트 기술을 비약적으로 발전시킬 것”이라고 내다봤다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
