표준연, 실험쥐 희생 없이도 ‘생체기능’ 측정한다

▲ 동물 생체자기 측정장치로 실험용 생쥐의 뇌기능을 측정하는 모습

생체신호센터, ‘소동물 생체자기 측정장치’ 개발

국내연구진이 동물실험 없이 생체기능 변화를 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

한국표준과학연구원(KRISS)는 생체신호센터 연구팀이 실험쥐를 해부하지 않는 비접촉적 방식으로 뇌와 심장의 신호를 측정하는 ‘소(小) 동물 생체자기 측정장치’를 초전도양자간섭소자(SQUID)를 이용해 개발했다고 28일 밝혔다.

SQUID는 초전도 현상을 이용한 자기장 정밀 측정 소자로 현존 자기장 측정 장치 중 가장 감도가 높아 지구 자기장 100억 분의 1 세기도 측정이 가능하다.

기존 실험쥐의 뇌파를 측정하기 위해서는 수술로 실험쥐의 두개골 윗부분을 제거해 뇌에 전극을 삽입해야만 했다.

이 방식은 수술로 인한 뇌의 오류 반응, 체내 분비물로 전극이 산화돼 뇌파 측정이 어려워 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 생명윤리에 대한 문제가 있다.

연구팀이 개발한 ‘소동물 생체자기 측정장치’는 실험쥐의 뇌자도를 측정해 한 개체에서의 자기장 변화를 연속적으로 관찰이 가능하다.

뇌자도란 뇌파가 발생시키는 자기장으로 수술 없이도 정확한 신호를 얻을 수 있다.

KRISS는 이미 순수 국내기술로 인간 대상 뇌자도 측정장치를 개발해 지난해 해외 기술이전에 성공했다.

그럼에도 같은 작은 동물에 활용하기에는 센서 측정능력과도 같은 공간해상도 면에서 한계가 존재했다.

연구팀은 센서를 소형화하고 밀집화하는 기술을 통해 장치 내 SQUID 센서 배치를 최적화했다.

초전도 상태를 유지하는 액체헬륨과 측정 동물 사이의 간격을 최소화하고 극저온 단열통 구조를 개발해 공간해상도의 한계를 극복했다.

개발된 소동물 생체자기 측정장치는 뇌는 물론 심장의 기능도 측정할 수 있다.

김기웅 KRISS 생체신호센터터장은 “이번 기술로 동물 희생을 최소화하면서 측정의 정확도는 최대화할 수 있게 됐다”며 “동물실험 뿐만 아니라 급증하는 애완동물 시장에서 동물의 뇌 및 심장질환을 진단하는 기기로도 활용할 수 있다”고 말했다.

이 연구결과는 특허 등록됐으며, ‘리뷰 오브 사이언티픽 인스트루먼츠’ 온라인판에 게재됐다. 최소망 기자somangchoi@

▲ KRISS 김기웅 생체신호센터장(책임연구원)