초록 ▼

연구의 목적 및 내용
제목: 생체이식형 3세대 유연전극 나노복합소재 개발
본 연구의 목표는 전도성 고분자, 탄소나노재료, 천연·생체 재료의 나노복합 구조화를 통해, 전기 전도성, 생체조직과 유사한 기계적 물성, 생체 적합성, 생체 안정성, 신경재생 및 기능내구성을 가진 생체이식형 3세대 유연전극 나노복합소재를 개발하는 것임.
1. 전도성고분자의 최적화를 통한 신경전극 소재 개발
2. 탄소나노재료를 이용한 소프트 나노복합재 개발
3. 천연 전도성 물질을 이용한 전도성 복합재 개발
4. 세포외기질 기반의

연구의 목적 및 내용
제목: 생체이식형 3세대 유연전극 나노복합소재 개발
본 연구의 목표는 전도성 고분자, 탄소나노재료, 천연·생체 재료의 나노복합 구조화를 통해, 전기 전도성, 생체조직과 유사한 기계적 물성, 생체 적합성, 생체 안정성, 신경재생 및 기능내구성을 가진 생체이식형 3세대 유연전극 나노복합소재를 개발하는 것임.
1. 전도성고분자의 최적화를 통한 신경전극 소재 개발
2. 탄소나노재료를 이용한 소프트 나노복합재 개발
3. 천연 전도성 물질을 이용한 전도성 복합재 개발
4. 세포외기질 기반의 소프트 신경 전극 개발

연구결과
1. 전도성고분자의 최적화를 통한 신경전극 소재 개발
-전도성고분자의 물성을 최적화하기 위해 dopant 및 탄소재료와의 나노구조화를 진행하였으며, 이를 통해 최적의 dopant 및 탄소재료를 결정하였음

2. 탄소나노재료를 이용한 소프트 나노복합재 개발
- 탄소나노튜브를 생체적합고분자인 PCL 표면에 층상분자조립법으로 성공적으로 증착시켰으며, 이 결과 만들어진 소프트 전도성 복합재는 신축 및 해소의 반복적인 운동에도 일정수준 전기전도성을 유지하였음. 또한 신체의 구부러짐에 따라 면저항값이 증감하는 센서로의 응용성을 보임

3. 천연 전도성 물질을 이용한 전도성 복합재 개발
- 천연 전도성 고분자를 추출하여, 이를 층상분자조립법을 통하여 나노구조복합재 박막을 개발하였으며, 광전기적 디바이스에 적용 가능한 특성을 가지고 있음을 확인함. 또한, 전기적 성질을 향상시키기 위해, 생체적합 고분자와의 나노복합재화를 진행하였으며, 이를 통해 기존에 보고된 전기전도성보다 10~100배 증가한 전기전도성을 가진 복합재를 개발

4. 세포외기질 기반의 소프트 신경 전극 개발
- 세포외기질을 지지체로 하여 표면에 층상분자조립법을 전도성고분자를 코팅한 후 이를 기반으로 전도성고분자를 합성하여 소프트 전도성 복합재를 개발함. 또한 마이크로전극을 이용하여 세포외기질 표면에 직접적으로 전도성고분자를 합성하였으며, 이를 기초로 탄소섬유를 세포외기질 표면에 부착된 상태로 전도성고분자를 합성하여 세포외기질 표면에 정렬된 구조를 가진 전도성고분자를 증착

연구결과의 활용계획
- 본 연구진이 개발한 전도성 복합재 및 신경전극의 in vivo 실험을 통하여 생체적합성 증명 및 적용 가능성 분석
- 실제 신경에 신경전극을 적용하여 신경신호를 수집하고 이를 분석
- 이를 통해 신경전극, 신경인터페이스, 이식형 전자기기 등의 융합 바이오소재 기술 선도 및 원천소재기술 확보
- 세포외기질 기반의 유연 전도성 복합소재를 통하여 이식가능 생체적합성을 개선하고, 인공팔, 인공눈, 인공후두 등의 능동형 인공장기 기술, 산업 및 시장 선점
- 미래 성장형 산업인 바이오소재 분야에 최적화된 연구인력을 배출, 산업형 중추인력 공급

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Title: 3rd generation soft conducting nanocomposites for implantable neural interfaces Neural electrodes are key components for preparing neural interfaces which are used for active prostheses such as artificial arms, artificial vision, and cochlear implants.
For making 3rd ge

Purpose&contents
Title: 3rd generation soft conducting nanocomposites for implantable neural interfaces Neural electrodes are key components for preparing neural interfaces which are used for active prostheses such as artificial arms, artificial vision, and cochlear implants.
For making 3rd generation biocompatible neural electrode based on flexible nanocomposites, we propose to develop soft conductive material systems with electrical conductivity, tissue compatible mechanical stiffness, biocompatibility, long-term implantable durability.

Result
1. Development of neural interfacing materials by improving conducting polymers
- In order to optimize properties of conducting polymers, dopants, carbonaceous materials were processed by nanocomposites.

2. Soft nanocomposites by incorporating carbon nanomaterials
- Carbon nanotubes were coated on PCL membranes by layer-by-layer (LBL) assembly. The resulting materials showed softness, stretching & elastic properties, durability in electrochemical performances. Moreover, the piezosensing properties were also observed from the materials.

3. Conducting composites by naturally extracted materials
- From nature, we extracted conducting materials, melanin. By LBL assembly, the nanostructured thin films could possess opto-electric device level properties.
Furthermore, composite processing with biocompatible polymers could improve the conducting properties by 10 ~ 100 times.

4. Soft neural electrode based on extracellular matrix
- On decellularized extracellular matrix, conducting polymers were coated by LBL assemblies. The same conducting polymers were directly synthesized on the microelectrodes which are designed as durable neural interfaces. Furthermore, extracellular matrix were covered on the electrode and the conducting polymers were coated through the extracellular matrix.

Expected Contribution
- Analysis and proof of biocompatibility tests of conducting composites and neural electrodes.
- Originated patent and leading technology by interdisciplinary research of neural electrode, neural interfaces, and implantable electronic devices.
- Market preoccupancy and technological advances of functional materials if extracellular based soft conducting materials for the applications of artificial arms, bionic eyes, and artificial larynx.
- Training technical and research/development leaders in emerging bioorganic electronics which are expected to form highly growing industry in the future.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 28
• 7. 참고문헌 ... 29
• 8. 연구성과 ... 30
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 36
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 36
• 11. 기타사항 ... 36
• 끝페이지 ... 36