美델라웨어대, 페도트 중합체 이용···뇌상처없고 칩 성능 획기적 향상 성공
부상후 혈관성장 자극 항체 가진 페도트필름 활용···초기 종양 성장 감지도
이론상 펩타이트·항체·DNA 부착 가능···뇌 신경계 질환 감지·치료에 도움
머스크 뉴럴링크 CEO가 꿈꾸는 AI와 인간 뇌 통합 목표 앞당기게 할 듯
과학자들이 인공지능(AI)과 인간의 뇌 생체조직을 통합시키는 데 사용될 획기적 생체합성 물질을 발견했다고 인디펜던트가 17일(현지시간) 보도했다.
이 물질은 2020 미국화학협회 추계 가상 엑스포에서 발표됐는데 전자기기와 인간신체를 통합해 부분 인간·부분 로봇인 ‘사이보그’를 창조하는 과정에서 중요한 역할을 하게 될 것으로 보인다.
이는 새로운 방식의 건강 진단과 치료를 가능케 하는 것은 물론 일론 머스크 뉴럴링크 최고경영자(CEO)가 꿈꾸는 AI와 인간의 뇌 통합 목표도 이룰 수 있게 해 줄 것으로 기대를 모으고 있다.
금·실리콘·강철과 같은 전통적인 물질로 된 전극 칩을 이식할 때 뇌에 흉터가 생기기 때문에 전자기기를 인간 생체 조직에 연결하는 것은 큰 도전이었다. 이때 발생하는 흉터는 뇌 손상뿐만 아니라 컴퓨터와 근육, 또는 뇌 조직 사이에 흐르는 전기 신호를 방해한다.
미국 델라웨어 대학 연구원들은 다양한 종류의 중합체를 실험한 끝에 이 문제를 극복할 수 있었다.
연구를 이끈 데이비드 마틴 박사는 “우리는 경직된 유기 미세(마이크로) 전극을 뇌와 연결시키려 했기에 이 프로젝트에 대한 아이디어를 얻었지만, 뇌는 유기적이며, 짜고, 살아있는 물질로 돼 있어 이 재료들을 사용해서는 잘 되지 않았다”고 말했다.
그는 이어 “그래서 우리는 더 좋은 방법이 있을 거라고 생각해 비(非)생체 기기에 사용되고 있는 두 화합물이 결합한 중합체(폴리머) 같은 유기 전자 물질을 살펴보기 시작했다. 그리고 시판 중인 전자 디스플레이의 정전기 방지용 코팅에서 화학적으로 안정된 사례를 찾아냈다”고 밝혔다.
‘페도트(Pedot)’로 알려진 이 중합체는 뇌 임플란트(이식) 칩 성능을 획기적으로 향상시키면서도 뇌에 흉터를 입히지 않는 등 정확히 전자 하드웨어(HW)와 인체 조직을 연결하는 데 필요한 특성을 가지고 있다.
최근 이 다재다능한 페도트 중합체는 다공성 물질에 침투하고 전기를 전도할 수 있어 표준 주택 벽돌을 에너지 저장 장치로 변환할 수도 있는 것으로 나타났다.
최신 연구에서는 부상 후 혈관 성장을 자극하는 항체를 가진 페도트 필름을 사용해 체내 종양 성장 초기 단계를 감지할 수 있었다.
페도트 중합체는 또한 뇌나 신경계 질환을 감지하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있으며 이론적으로는 이들에 펩타이드·항체·DNA를 부착할 수도 있다. 미 델라웨어 대 연구원들은 중독성 있는 행동에 대해 기능을 하는 도파민을 가진 중합체를 만들었다.
마틴 박사는 “가장 좋아하는 생체 분자 이름을 지어라. 그리고 원칙적으로 관심있는 생물학적 기능들을 가진 페도트 필름을 만들라”고 말했다.
이미 여러 기업과 연구기관이 컴퓨터와 뇌를 연결하는 기술을 연구하고 있는데, 일론 머스크의 뉴럴링크는 제품 상용화에 가장 근접해 있는 것으로 알려져 있다.
이 스타트업은 이달 말 C타입 USB 케이블을 통해 언젠가 뇌에 ‘전대역폭(full-bandwidth) 데이터 스트리밍’을 제공할 브레인칩(뇌이식 칩)에 대한 자세한 내용을 공개할 계획이다.
일론 머스크 뉴럴링크 CEO는 올해 초 뉴럴링크의 기술에 대해 “정상적 주파수를 넘어 청력 범위를 넓힐 수 있다”고 말했고, 최근엔 심지어 한 과학자가 트위터에서 “사람들이 음악을 뇌로 직접 스트리밍해 들을 수 있다는 것인가?”라고 묻자 “그렇다(YES)”라고 답하기도 했다.
머스크 CEO는 이러한 기술들의 필요성에 대해 인간이 첨단 AI와 경쟁하기 위해 필수적이라고 말한다. 지난달 그는 “인간이 향후 5년 안에 AI에 추월당할 위험이 있다”고 경고했다.
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