인간의 신경세포는 막의 안팎에 존재하는 이온을 통한 전기 신호를 전달함으로써 다양한 정보를 주고받고 있다. 그러나, 이 신경세포가 손상되어 끊어지면, 다시 연결하기가 매우 어려운데, 라이스 대학 연구팀이 새로 발견한 재료를 사용해, 손상된 신경세포를 다시 연결하는 실험에 성공했다고 보고했다.
라이스 대학의 신경공학자인 제이콥 로빈슨 씨가 이끄는 팀은, 기존보다 120배 빠른 속도로 자기에서 전기로 변환할 수 있는 "자기 정류형 자기 전기 메타물질"을 개발, 이 자가 정류형 자기 전기 메타물질은 두 금속 유리 합금 사이에 티타늄산 지르코산 납이라는 물질을 끼운 구조를 하고 있어, 자기를 전기로 변환할 수 있다.
연구팀의 일원이자 논문의 최대 저자인 조슈아 첸 씨는 "우리는 '먼지 같은 물질, 혹은 체내에 조금 뿌리는 것만으로 뇌나 신경계를 자극할 수 있는 아주 작은 물질을 만들 수 없을까?'라고 생각했습니다"라고 말했었는데....
그러나, 이 자가정류형 자기전기 메타물질이 생성하는 전기신호는 신경세포가 검출하기에는 너무 빠른 데다, 신호 패턴이 너무 균일했다는 것. 그래서 연구팀은 플래티넘, 산화하프늄, 산화아연 그리고 자가정류형 자기전기 메타물질을 얇게 쌓아, 불과 200나노미터 미만의 얇은 적층 재료를 만들어, 신경세포의 전기 활동에 적합한 소재를 개발.
그리고, 연구팀은 말초신경이 손상된 생쥐에게 개발한 적층 재료를 투여해, 신경을 자극함으로써 손상된 신경의 기능을 회복시키는 데 성공했다고 보고했는데, 이 보고는, 끊어져 버린 신경을 다시 연결할 수 있는 신경용 장구가 실현될 가능성을 보여준다는 것.
첸 씨는 "이 메타물질을 사용하면, 손상된 신경의 틈을 메우고 전기 신호의 속도를 회복할 수 있습니다. 우리는 신경공학의 많은 과제를 극복할 수 있는 새로운 메타물질을 합리적으로 설계할 수 있었습니다. 더욱 중요한 것은, 이 고도의 재료 설계의 틀이 일렉트로닉스에 있어서의 센싱이나 메모리라고 하는 다른 용도에도 응용할 수 있다는 것입니다"라고 코멘트하고 있다.
로빈슨씨는 「자연계에 존재하는 재료에 구애받지 않고, 지금까지 존재하지 않았던 재료를 사용해 디바이스나 시스템을 설계할 수 있게 된 것은, 정말 흥미로운 일입니다.새로운 재료를 발견하면 그 잠재적인 용도를 모두 예상하는 것은 정말 어려운 일입니다.우리는 생물공학에 초점을 맞췄지만 다른 분야에서도 응용을 크게 기대할 수 있습니다"라고 말했다.
