화학공학과 방석호 교수, 경희대학교 화학공학과 오진영 교수 연구팀은 차세대 이식형 바이오전자소자의 핵심 기술을 개발했다. 연구팀은 생체조직과 유사한 기계적 물성을 가지면서도 장기 이식 시 안정적인 기능을 발휘할 수 있는 고탄성·고생체적합성 유기 트랜지스터를 구현하는 데 성공했다. 이 성과는 심장박동기, 신경자극기, 인슐린 펌프 등 다양한 임상용 이식형 전자기기의 성능을 한 단계 끌어올릴 수 있는 새로운 가능성을 보여준다.

이번 연구는 기존 실리콘 기반 반도체가 갖는 경직된 물성으로 인한 조직 손상과 염증 문제를 해결하는 데 초점을 맞췄다. 연구팀은 반도체 나노섬유(DPPT-TT)와 의료용 고분자(BIIR)를 혼합한 뒤 가교(vulcanization) 과정을 적용해, 피부 조직과 유사한 탄성을 지니면서도 안정적인 전기적 특성을 발휘하는 반도체 박막을 제작했다. 또한 은과 금을 이중으로 적용한 금속 전극을 통해 체액 환경에서도 장기간 부식 없이 안정적인 동작을 구현했다.

제작된 트랜지스터는 최대 50% 이상의 인장 변형에도 안정적인 성능을 유지했으며, 인버터와 NOR, NAND 게이트 등 기본 논리회로를 성공적으로 구동하는 데에도 활용되었다. 더불어 인간 피부 섬유아세포와 대식세포를 이용한 세포 실험에서 독성이나 염증 반응이 관찰되지 않았으며, BALB/c 마우스 피하 이식 실험을 통해 장기 생체적합성과 생체 이식형 전자기기의 기능을 낮추는 주원인인 섬유막 형성 또한 적게 형성됨이 검증되었다.

연구팀은 이번 성과가 차세대 이식형 전자소자의 핵심 기반 기술로 자리잡을 수 있을 것으로 전망하며, 실시간 생리신호 모니터링, 신경 인터페이싱, 맞춤형 치료 시스템 등 다양한 응용으로 확장될 수 있음을 강조했다.

이번 연구는 산업통상자원부 및 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 소재부품기술개발 사업과 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 우수신진연구사업, 대학중점연구소지원사업, 선도연구센터사업(ERC) 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics, IF: 40.9, JCR < 0.1%)’에 9월 2일 게재되었다.  특히 이번 논문은 Nature Electronics의 Research Briefing에 선정되어 국제적으로 연구의 우수성과 파급력을 공식적으로 인정받았다.

논문명: A biocompatible elastomeric organic transistor for implantable electronics
주저자: 정규호(1저자), 현지유 박사(1저자), 방석호 교수(교신저자), 오진영 교수(교신저자) 외
게재지: Nature Electronics
DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-025-01444-9