Ⅳ. 先기획연구결과 가. 이식형 센서 적용 타당성 조사 및 지표 마련 · 특허 분석을 통한 연구 타당성 확인 및 원천 소재 개발을 위한 전해질 연구 분석 - 전자약 시장 연성장율 10% 예상. 센서 개발을 통해 시장 진입이 가능. - 하이브리드 전해질 소재의 원천 특허 가능성 확인. - 문헌과 특허 조사를 통해 Trap-and-Release 역학 제어 소재의 독창성 확인. · 이식형 센서의 조건 - 연질성, 장기 안정성, 부착성, 구조의 단순화, 전자파 영향 방지, 다이나믹 운동은 상시 모니터링 필요 (초절전 필요), 정적 운동은 간헐적 모니터링 (고저항 센서 필요). - 패키징 기술 확정: SoC는 Ti 패키징, 센서는 초발수 복합재료 봉지막. - 연신성 수화젤 스케폴드의 접착성 확인: 접촉 5분 후 접착 안정성 유지. · 우선 대상 질환 선택 및 정량 지표 나. 이온동력학 계산을 통한 소재 특성 예측 · 이온 이동 및 분포에 대한 이론적 방법론 확립 - Molecular dynamics(MD) 시뮬레이션: Trap-and-release 가능성 확인, 5 nm 이하 채널 해석. - Continuum theory: 이온 분포의 kinetic 해석 제공. · 이온 거동 설계변수 도출 - 이온 속도 예측: 확산계수, 이온농도, 온도, 유전율, 고분자 체인 효과. - 이온 축전량 예측: 이온 크기/농도, 이온 비대칭성, 전극 전위. - 이온 동역학 예측: relaxation time (완화시간), 전하량. - 나노 채널의 영향 예측: 채널 디멘전, 표면 분자와의 상호작용. · 이온 역학 제어 방법론 제시 - 가역적 Trap-and-Release 도출. - Trap: 수소결합, 이온 결합, 저차원 confinement, 3차원 공간 척력. - Release: 기계적 자극, 온도 변화, 근적외선, 화학물질. (본 연구 주제: 기계적 자극) 다. 전해질 소재 합성 및 분석 · 이온 역학 제어 가능 하이브리드 전해질을 위한 물질 후보군 확정 - 생체친화성 고분자: 가교된 천연 고분자 전해질 메트릭스, Protic system 전해질 - 자극 응답성 분자: 수소결합, 온도 민감성, pH 응답성 소재, - 생체 친화성 무기입자: Titanate, Carbon, 실리카, 클레이, 금 입자 · 하이브리드 전해질 합성 및 분석 - 수소결합 Trap-and-Release: 실리카 나노입자와 생체친화성 전해질 간 가역적 반응 확인. - 이온결합 Trap-and-Release: Titanate 나노 쉬트 합성, 하이브리드 전해질 합성. - Confinement기반 Trap-and-Release: 나노 기공 비정질 탄소 초박막 합성, 이온 크기에 따른 Trap 가능성 확인. - 3차원 이온 척력 공간 Trap: 이중 구조 가교된 고분자 전해질막 형성. 이온 누수 차단 확인. 라. 합성 소재 기반 목적 지향형 센서 테스트 및 특성 검증 · 센서의 개념 및 구조의 제시 - 방광: 정적인 자극 센싱. 신호의 합산 값이 중요. 방광의 형태 변화 (스트레인)와 방광 내 압력의 변화 측정. - 심장: 기계적 자극에 대한 반복성, 민감성, 동적 거동 확인. 심장의 변형 (스트레인) 측정 · 합성된 이온 역학 제어 소재의 센서 특성 테스트 - 센서의 기계적 자극에 대한 반복성, 민감성, 동적 거동 확인. - 센서의 고연신성 확보 및 연신에 따른 센서의 안정성 확인. - 전해질 패턴화를 이용한 spike형 센서 시그널 획득. - 전해질 미세 패턴화에 의한 센서 간 공간적 분해 가능성 획득 기반 확립. · 센서의 장기 안정성 확보를 위한 방안 마련 및 검증. - 센서의 습도 영향 제거 방법 도출 및 검증 - 외부 전자파 (1 GHz, 10 V 기준)의 영향 제거 방법 도출 및 검증 - 센서 수화젤 스케폴드의 부착 특성 확인 및 장기 안정성 검증 마. 연구 실적: 논문 [게재 (9), 게재 예정(4), 투고 (7), 투고 예정(3)] 특허 [국내출원 (9), 국내출원예정 (15건)] (출처 : 요약문 6p)
- 연구책임자 : 정운룡
- 주관연구기관 : 포항공과대학교
- 발행년도 : 20200800
- Keyword : 1. 전자약;이온역학;이온구속 및 방출;이식형센서;생체친화소재; 2. Electroceuticals;Ion dynamics;Ion trap-and-release;Implantable sensor;Biocompatible materials;