KR101446514B1 - 생체 이식형 신경교상흔 감지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 신경교상흔을 형성하는 신경재생 억제물질을 탐지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 신경교상흔 감지 센서로서, 기판과 상기 기판 위에 배치되는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 어레이는, 상기 기판상에 배치되는 센서부와, 상기 센서부를 덮어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하는 것을 방지하는 커버를 포함하고, 상기 커버는 상기 신경교상흔 감지 센서가 생체 내에 삽입된 후 소정 시간이 경과하면 개방되어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하도록 하고, 상기 센서부에 접촉하는 상기 신경재생 억제물질을 감지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 신경교상흔 감지 센서가 제공된다.

Description

생체 이식형 신경교상흔 감지 센서{Implantable in vivo sensor for monitoring glial scar}
본 발명은 신경교상흔 감지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체 내에서 신경교상흔의 발생, 소멸 및 양상을 직접 감지할 수 있는 신경교상흔 감지 센서에 관한 것이다.
척수에 손상을 받는 경우, 손상 부위에 신경교상흔(glial scar)이 형성된다. 신경교상흔은 신경의 재생을 억제하여 장기적 장애를 발생시킨다.
도 1은 척수에 신경교상흔이 형성된 모습을 도시한 개념도이다.
척수(1)에 일차 신경 손상이 발생하면, 그로부터 수 일에서 수 개월에 걸쳐 이차 신경 손상이 발생한다. 감염 또는 외상에 의한 일차 신경 손상으로 인해 세포가 파괴되면, 포식세포에 의한 염증 반응이 일어나고, 이로 인해 손상 부위(2)에 부종이 발생하게 되고 손상 주변에 괴사가 일어나게 되는 이차적인 손상이 발생하는 것이다.
평상시 중추 신경계 조직 내에서 신경 세포를 지지하는 역할을 하는 성상교세포(artrocyte)(3)는 이차 손상 과정을 거치게 되면, 비정상적으로 활성화되면서 그 크기가 커지고 증식된다.
활성화된 성상교세포는 CSPG(Chondroitin sulfate proteoglycan)과 KSPG(keratin sulfate proteeoglycan) 등과 같은 신경의 재생을 억제하는 비정상적인 신경재생 억제물질을 분비하게 되고, 증식을 통해 상흔(2) 주위를 둘러싸게 된다. 이러한 신경재생 억제물질들에 인해 신경 세포를 둘러싸고 있는 환경인 세포 외 기질(ECM, extracellular matrix)이 변화되어 결과적으로 신경교상흔(4)이 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신경교상흔(4)은 활성화된 성상교세포(3)로 둘러싸여져 있으며, 세포의 괴사에 의한 공동(5)이 외상 심부에 존재하게 된다.
신경교상흔(4)이 형성되면 중추신경의 축삭이 재생되지 않고, 그로 인해 중추 신경이 손상받게 되어 영구적인 기능 장애가 발생하게 될 수 있다.
척수 손상에서의 항체 치료를 위한 약물이나 바이오마커 등에 대한 연구는 이루어지고 있으나, 생체 내에서 신경교상흔의 발생을 직접적으로 탐지하고 모니터링할 수 있는 수단은 거의 제안되어 있지 않다.
척수 손상의 간접적인 탐지 방법으로, X-ray, CT, MRI와 같은 촬영 방법과, 근육 및 감각 테스트(muscle strength test & sensory test) 등과 같은 평가 방법이 이루어지고 있으나, 촬영 방법은 방사성 노출 등의 문제로 진단 회수에 제한이 있고, 근력 및 감각 테스트는 정확한 위치 추정 및 진단이 불가능하다.
대한민국 특허공개 제10-2008-0073748호 공보
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절개 및 조직의 추출 없이 생체 내에서 신경교상흔의 발생을 직접 탐지하고, 장기간에 걸쳐 모니터링할 수 있는 신경교상흔 감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 신경교상흔을 형성하는 신경재생 억제물질을 탐지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 신경교상흔 감지 센서로서, 기판과 상기 기판 위에 배치되는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 어레이는, 상기 기판상에 배치되는 센서부와, 상기 센서부를 덮어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하는 것을 방지하는 커버를 포함하고, 상기 커버는 상기 신경교상흔 감지 센서가 생체 내에 삽입된 후 소정 시간이 경과하면 개방되어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하도록 하고, 상기 센서부에 접촉하는 상기 신경재생 억제물질을 감지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 신경교상흔 감지 센서가 제공된다.
상기 센서부는, 상기 기판상에 배치되는 전극과, 상기 기판상에 배치되고, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 나노 와이어를 포함하고, 상기 나노 와이어에는 상기 신경재생 억제물질을 포획할 수 있는 상기 신경재생 억제물질의 항체 구조체가 형성되고, 상기 항체 구조체에 상기 신경재생 억제물질이 포획됨에 따른 상기 나노 와이어의 전기적 물성 변화를 감지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 것일 수 있다.
이때, 복수 가닥의 상기 나노 와이어가 상기 기판의 넓이 방향으로 배치되고, 서로 얽혀 그물망 구조를 형성하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 기판 위에는 복수의 센서 어레이가 배치되고, 상기 복수의 센서 어레이의 커버들은 시차를 두고 순차적으로 개방되도록 할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 신경교상흔 감지 센서가 생체 내에 삽입된 후 4주 경과 후, 상기 커버들이 개방되기 시작하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 커버는 생체 내에서 소정 시간이 경과하면 녹는 생분해성 물질로 이루어지며, 상기 생분해성 물질은 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLA) 또는 이들의 공중합체(PLGA)일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 커버는, 통공이 형성된 차폐체와, 상기 통공을 밀폐하는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 열에 의해 녹는 물질로 이루어진다. 이때, 상기 커버는 상기 밸브에 열을 가하여 녹임으로써 개방된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 커버는, 통공이 형성된 차폐체와, 상기 통공을 밀폐하는 밸브로 이루어지고, 상기 밸브는 생체 외부에서 제공되는 공압에 의해 개방되는 공압식 밸브일 수 있다.
상기 커버에는 신경의 재생을 돕는 약물이 함유되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 센서 어레이는 상기 커버 위를 덮는 차폐막을 더 포함하고, 상기 차폐막은 상기 신경재생 억제물질을 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 신경재생 억제물질은 CSPG일 수 있다.
본 발명에 따른 감지 센서에 의하면, 절개 및 조직의 추출 없이 생체 내에서 신경교상흔의 발생을 직접적으로 탐지하고, 장기간에 걸쳐 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 감지 센서는 신경교상흔의 소멸 시기와 양상을 직접적으로 측정하여 중추신경의 재생을 돕는 다양한 약물 및 소자를 연구함에 있어서 효과적인 평가 수단이 될 수 있다.
도 1은 척수에 신경교상흔이 형성된 모습을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경교상흔 감지 센서의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 도 2의 A 부분을 측면에서 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경교상흔 감지 센서의 센서 어레이를 도시한 것이다.
도 6은 도 4의 B 부분을 확대 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 센서의 사시도이다.
도 8은 도 7의 C 부분을 확대 도시한 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경교상흔 감지 센서(10)의 사시도이다.
본 실시예에 따른 감지 센서(10)는 신경교상흔을 형성하는 신경재생 억제물질을 탐지하여 신경교상흔을 감지한다. 본 실시예에서 탐지 대상이 되는 신경재생 억제물질은 CSPG이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 감지 센서(10)는 얇은 판 형태의 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 배치되는 센서 어레이(200)를 포함한다. 본 실시예에 따르면, 8개의 센서 어레이(201 내지 208)가 기판(100) 상에 배치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 센서(10)에 구비되는 센서 어레이(200)의 개수는 조정 가능하다.
기판(100)은 폴리이미드(polyimide) 재질로 이루어지며, 유연하게 휘어질 수 있다. 도 2에는 센서 어레이(200)가 기판(100)의 넓이 전체에 걸쳐 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 기판(100)을 도 2에 도시된 것보다 더 길게 형성하고, 센서 어레이(200)가 기판(100)의 일 단부 측에 몰려 배치되도록 할 수도 있다.
기판(100)을 길게 형성하면, 생체 내 삽입시 신경교상흔이 형성될 것으로 예상되는 부위 주변의 뼈나 다른 조직에 감지 센서(10)를 용이하게 부착할 수 있다. 센서 어레이(200)가 배치된 단부 부분을 신경교상흔이 형성될 것으로 예상되는 예상 지점에 위치시키고, 기판(100)의 다른 쪽 단부 부분을 상기 예상 지점 부근의 뼈나 조직 등에 부착시킴으로써, 감지 센서(10)를 생체 내에 설치할 수 있는 것이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 센서 어레이(200)의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 확대도이고, 도 4는 도 2의 A 부분을 측면에서 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 센서 어레이(200)는 기판(100) 상에 배치되는 센서부(210)와, 상기 센서부(210)를 덮어 신경재생 억제물질이 센서부(210)와 접촉하는 것을 방지하는 커버(220)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 센서 어레이(200)는 커버(220) 위를 덮는 차폐막(230)을 더 포함한다.
본 실시예에 따르면, 센서부(210)는 기판(100) 상에 서로 이격되어 배치되는 두 전극(211)과, 기판(100) 상에서 두 전극(211) 사이에 배치되어 전극(211)과 전기적으로 연결되는 나노 와이어(212)를 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 두 전극(211)는 외부의 계산장치와 전기적으로 연결되며, 상기 계산장치는 전극(211)에 의해 측정되는 신호를 처리한다.
본 실시예에 따르면, 기판(100) 상에 서로 이격되어 배치되어 있는 일자 형태의 두 전극(211)이 평행하게 배치되어 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 일자 형태의 몸체부(214)와, 상기 몸체부(214)의 길이방향과 수직한 방향으로 소정 간격 이격되어 연장되는 복수의 연장부(215)를 구비하는 두 전극(211')을 배치할 수도 있다. 도 5를 참조하면, 두 전극(211')는 그 몸체부(214)가 서로 이격되어 평행하게 되고, 복수의 연장부(215)가 서로 교차하도록 배치된다. 이와 같이 두 전극(211')의 배치하여 두 전극(211')과 전기적으로 연결되는 나노 와이어(212)의 수를 늘릴 수 있다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해, 커버(220)와 차폐막(230)은 도시 생략하였다.
전극(211, 211')은 Ti를 접착층으로 사용하여 진공 증착한 Pt를 이용하여 형성하였으나, 생체 적합성 및 안정성을 위하여 Ir, IrOx, Au 또는 그 복합 물질을 전극(211, 211')을 구성하는 물질로 이용할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 나노 와이어(212)로 탄소 나노 튜브(CNT)가 사용되며, 이외에도, Si, In2O3, ZnO, 금, 은 등의 물질이 나노 와이어(212)를 구성하는 물질로 이용될 수 있다.
도 6은 도 4의 B 부분을 확대 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 나노 와이어(212)에는 신경교상흔에서 생성되는 CSPG가 부착될 수 있는 CSPG의 항체(antibody) 구조체(213)가 형성되어 있다.
CSPG는 glycoprotein 등과 같은 코어 프로테인(core protein)과 glycosaminoglycan(GAG) side chain이 공유 결합한 형태의 구조를 가지고 있는데, GAG side chain에 따라 CSPG의 특성이 나타난다. 항체 구조체(213)은 CSPG의 GAG side chain과 결합 특이성이 있는 구조를 가지고 있어, CSPG가 항체 구조체(213)에 포집되게 된다.
생체 내에서 단백질이나 CSPG 등과 같은 특정 화학 물질을 포집하는 항체 구조체를 인공적으로 형성할 수 있다는 것은 당업자에게 알려진 것으로, 이러한 항체 구조체의 구조 및 형성 방법 등은 이미 공지되어 있으므로 여기서는 더 자세한 설명을 생략한다.
나노 와이어(212)에 CSPG가 부착하게 되면, 나노 와이어(212)의 컨덕턴스(conductance) 등과 같은 전기적 물성이 변화하게 된다.
전선(미도시)을 통해 외부의 전류 공급장치(미도시)와 두 전극(211)을 연결하고, 전류 공급장치를 통해 전극(211)과 나노 와이어(212)를 통하는 전류를 흘려주어 나노 와이어(212)의 전기적 물성 변화에 따른 전류의 변화를 측정하면, 나노 와이어(212)에 부착된 CSPG의 개수 및 밀도 등을 검측할 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 나오 와이어(212)의 항체 구조체(213)에 CSPG가 부착되게 되면, 둘 간의 화학 반응에 의해 양전하, 또는 음전하가 발생하게 되고, 이로 인해 나노 와이어(212)가 양전하 또는 음전하로 대전되게 된다. 나노 와이어(212)가 대전되면 흐르는 전류의 양이 변화하게 되고, 이 변화량을 측정하면 나노 와이어(212)의 항체 구조체(213)에 부착된 CSPG의 개수를 검측할 수 있다. 단위 면적당 나노 와이어(212)의 항체 구조체(213)의 개수를 추산하면 최종적으로 CSPG의 밀도를 계산해 낼 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 나노 와이어(212)는 복수 가닥의 기판(100)의 넓이 방향으로 배치되고, 서로 얽혀 그물망 구조인 나노 와이어 네트워크를 형성한다.
나노 와이어의 네트워크를 형성함으로써, 단일 나오 와이어를 이용하여 센서를 제작하는 경우에 비해 정렬 및 조립의 문제가 적어져 비교적 간단하게 나노 와이어(212)를 전극(211) 사이에 부착시킬 수 있으며, 진공 증착 방식(chemical vapor deposition)에 비해 저렴한 스프레이 도포 방식 등을 활용하여 폴리이미드(polyimide) 등과 같은 연성 기판에 나노 와이어(212)를 형성할 수 있다. 또한, 네트워크 형태를 가진 나노 와이어(212)는 단일 나노 와이어가 가지는 특성의 평균값을 가지므로 단일 나와 와이어의 특성 편차에 의한 나노 와이어(212)의 컨덕턴스(conductance) 편차를 감소시킬 수 있다. 또한 나노 와이어(212)에 형성되는 항체 구조체(213)의 수를 증가시킬 수 있기 때문에 측정 범위를 증가시킬 수 있다.
신경교상흔이 일차 손상 후 소정 시간(일반적으로 약 4주 후)이 경과한 후부터 집중적으로 발생하기 시작한다는 점을 고려하여, 본 실시예에 따른 감지 센서(10)에는 센서가 생체 내에 삽입된 후 소정 시간이 경과하면 개방되는 커버(220)가 구비된다.
본 실시예에 따르면, 커버(220)는 생체 내에서 소정 시간이 경과하면 녹는 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLA) 또는 이들의 공중합체(PLGA) 등과 같은 생분해성 물질로 이루어진다.
또한, 커버(220)에 선택적으로 신경의 재생을 돕는 약물을 함유하면 손상 부위의 치료를 도울 수 있으며, 약물의 효과가 신경교상흔의 억제에 어떠한 효능을 가지는지를 정략적으로 계측할 수 있다.
한편, 생체 내에서 감지 센서의 센서부(210)가 세포 외 기질과 직접 접촉하게 되면 센서부(210)가 손상될 수 있을 뿐 아니라, 센서부(210)의 나노 와이어(212)가 다른 세포와 접촉하여 측정값의 오류가 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 센서 어레이(200)는 커버(220) 위를 덮는 차폐막(230)을 더 포함한다.
차폐막(230)은 생체 내에서 녹지는 않지만 CSPG에 대해 투과성을 가지는 콜라겐(Collagen), 라미닌(Laminin), 마트리겔(matrigel)과 같은 생체 적합성 하이드로젤로 이루어진다.
차폐막(230)은, 커버(220)가 분해되었을 때, 다른 물리적 접촉으로부터 센서부(210)를 보호하는 한편, CSPG는 투과시켜 센서부(210)의 나노 와이어(212)에 CSPG가 접촉할 수 있게 한다.
다시 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 감지 센서(10)는 생체 내에서 동작 시간이 짧은 생체 이식형 센서의 단점을 극복하기 위하여, 복수의 센서 어레이(200)(도 1)의 커버(220)들이 시차를 두고 순차적으로 개방되도록 형성된다.
커버(220)들의 시간차 개방은, 생분해성 커버(220)들이 생체 내에서 녹는 속도가 달라지도록 커버(220) 각각의 물질의 조성비를 달리하거나, 두께를 달리하여 실현할 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 감지 센서(10)를 이용하여 신경교상흔을 탐지하는 방법을 설명한다.
신경에 일차 손상이 발생하면, 손상 경과를 살피기 위해 감지 센서(10)를 생체 내에 삽입하여 설치한다. 이때, 신경교상흔이 발생될 것으로 예상되는 예상 지점에 감지 센서(10)의 센서 어레이들을 위치시킨다.
본 실시예에 따른 감지 센서(10)의 제1 센서 어레이(201)의 커버(220)는 감지 센서(10)가 생체 내에 삽입된 후 4주가 경과하면 완전히 녹아 개방되도록 그 생분해 시간이 조정되어 있다.
제2 센서 어레이(202)의 커버는 제1 센서 어레이(201)의 커버가 개방된 후 1주일 후 완전히 녹아 개방되도록 그 생분해 시간이 조정되어 있으며, 마찬가지로 제3 내지 제8 센서 어레이(203 내지 208)의 커버들은 각각 1주일 간격으로 시간차를 가지고 개방되도록 그 생분해 시간이 조정되어 있다.
제1 센서 어레이(201)의 커버(220)가 완전히 녹아 개방되면 신경교상흔에 의해 형성된 CSPG가 제1 센서 어레이(201)의 차폐막(230)을 통과하여 나노 와이어(212)의 항체 구조체(213)에 포집된다. 이때, 차폐막(230)은 다른 세포 등에 나노 와이어(212)가 접촉하는 것을 방지한다.
상술한 센싱 원리에 의해, 제1 센서 어레이(201)의 전극으로부터 전달되는 전류 변화를 측정하여, 제1 센서 어레이(201)에 포집되는 CSPG의 개수 및 밀도 등을 측정한다.
만약, 제1 센서 어레이(201)에 부착하는 CSPG의 수가 지나치게 적다면, 센서(10)가 삽입된 신경 교상흔의 발생 예상 지점이 잘못 선택한 것일 가능성이 크므로, 다른 감지 센서(10)를 다른 예상 지점에 재삽입하여 재측정하는 기회를 가질 수도 있을 것이다.
한편, 제1 센서 어레이(201)에 의한 측정 결과로, 신경 교상흔이 본격적으로 형성되고 있다는 점이 검측되면, 해당 부위에 약물을 주입하는 등 신경 교상흔의 증식을 막는 치료를 수행한다. 이때, 삽입된 감지 센서(10)는 제거하지 않는다.
따라서, 제1 센서 어레이(201)가 개방된 후 1주일이 경과하면, 제2 센서 어레이(202)의 커버(220)가 완전히 녹아 제2 센서 어레이(202)의 센서부(210)에 접촉하게 된다. 제2 센서 어레이(202)의 전극으로부터 전달되는 전류 변화를 측정하여, 제2 센서 어레이(201)에 포집되는 CSPG의 개수 및 밀도 등을 측정한다.
제2 센서 어레이(202)에 의한 측정 결과와, 기존 제1 센서 어레이(201)에 의한 측정 결과를 비교하면, 1주일 간의 치료를 통해 신경교상흔의 양상이 어떻게 변화하였는지를 검측할 수 있다.
만약, 제2 센서 어레이(201)에 포집되는 CSPG의 개수 및 밀도 등이 제1 센서 어레이(201)의 그것과 비교하여 더 증가하였다면, 신경 교상흔이 더 증식하였다는 것을 알 수 있다. 이러한 데이터는, 치료자가 약물의 양이나 투여 시기 등 치료 방법을 결정할 수 있는 진단 자료를 제공하게 된다.
마찬가지로, 제2 센서 어레이(201)가 개방된 후, 1주일 간격으로 순차적으로 개방되는 제3 내지 제8 센서 어레이(203 내지 208)의 검측 결과를 분석함으로써, 감지 센서(10)는 삽입 후 8주라는 장시간 동안 신경 교상흔의 발생, 양상 및 소멸 상태를 모니터링할 수 있게 된다.
물론, 센서 어레이들의 수를 증가시키거나, 각 센서 어레이의 개방 주기를 더 증가시키면 8주보다 장기간 동안 신경교상흔을 모니터링할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예는 소정 기간이 경과하면 생체 내에서 녹아 센서부를 노출시키는 생분해성 커버를 구비하지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 센서(10')를 도시한 것이다. 도 7은 본 실시예에 따른 감지 센서(10')의 사시도이고, 도 8은 도 7의 C 부분을 확대 도시한 확대도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 감지 센서(10')는 앞의 실시예에 따른 감지 센서(10)와 비교할 때, 다른 형태의 커버를 가진다.
한편, 본 실시예에 따른 센서 어레이(200)는 감지 센서(10)의 센서 어레이(200)들과 비교할 때, 커버의 구성이 상이하고 차폐막을 구비하지 않는다는 점을 제외하면 다른 구성은 모두 동일하므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 센서 어레이(200)의 커버는 센서부(210)를 내부 공간에 수용하는 차폐체(240)를 구비한다. 차폐체(240)는 돔 형태로 형성되어 센서부(210)를 그 내부에 수용한다.
차폐체(240)는 생체 내에서 녹지 않는 비분해성 물질로 이루어져, 앞서 설명한 실시예에서 센서부가 다른 세포 등에 접촉하는 것을 방지하는 차폐막(230)의 기능도 함께 수행한다. 단, 차폐체(240)는 CSPG에 대한 투과성을 가지지 않아 CSPG가 센서부(210)에 바로 접촉하는 것을 방지한다.
차폐체(240)에는 작은 통공(242)이 형성되어 있으며, 통공(242)은 밸브(241)에 의해 막혀 있다.
본 실시예에 따르면, 밸브(241)는 PHEMA, PLLA, 파라핀(Paraffin) 등과 같은 분해성 물질로 이루어지며, 밸브(241)에 연결된 열선(미도시)에 의해 열이 가해지면 녹도록 형성되어 있다.
감지 센서(10')를 삽입하고, 소정 시간 경과 후(약 4주 후) 제1 센서 어레이(201)의 밸브(241)에 열을 가하여 녹여 통공(242)을 통해 CSPG가 차폐체(240) 내부로 유입되도록 한다. 상술한 센싱 원리에 의해, 제1 센서 어레이(201)의 전극으로부터 전달되는 전류 변화를 측정하여, 제1 센서 어레이(201)에 포집되는 CSPG의 개수 및 밀도 등을 측정한다.
다음으로, 소정 시간이 다시 경과한 후(약 1주 후), 제2 센서 어레이(202)의 밸브(241)에 열을 가하여 녹여 통공(242)을 통해 유입된 CSPG가 제2 센서 어레이(202)의 센서부(210)에 접촉하도록 한다.
마찬가지로, 제3 내지 제8 센서 어레이(203 내지 208)의 밸브(242)들을 소정 시간 간격으로 순차적으로 녹이는 방법을 통해, 신경교상흔의 발생, 양상 및 소멸 상태를 장기적으로 모니터링할 수 있다.
본 실시예에서는, 밸브(241)가 열을 가하면 녹는 형태로 형성되지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 작은 직경의 공압관(미도시)을 각 밸브(241)에 연결하고 공압에 의해 밸브(241)를 개방시킬 수 있는 공압식 밸브가 이용될 수도 있을 것이다.
이러한 밸브 구조를 이용하면, 외부 제어 신호에 의해 커버를 개방하는 능동적인 제어가 가능하므로, 신경교상흔의 양상에 따라 센서 어레이들의 커버 개방 시간을 조절할 수 있게 된다.
10, 10': 신경교상흔 감지 센서
100: 기판
200: 센서 어레이
210: 센서부
211, 211': 전극
212: 나노 와이어
213: 항체 구조체
220: 커버
230: 차폐막

Claims (13)

  1. 신경 손상에 의해 비정상적으로 활성화된 성상교세포가 분비하는 물질로서 손상된 신경의 재생을 억제하여 신경교상흔을 형성하는 신경재생 억제물질을 탐지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 신경교상흔 감지 센서로서,
    기판과, 상기 기판 위에 배치되는 센서 어레이를 포함하고,
    상기 센서 어레이는,
    상기 기판상에 배치되는 센서부와,
    상기 센서부를 덮어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하는 것을 방지하는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 상기 신경교상흔 감지 센서가 생체 내에 삽입된 후 소정 시간이 경과하면 개방되어 상기 신경재생 억제물질이 상기 센서부와 접촉하도록 하고,
    상기 센서부에 접촉하는 상기 신경재생 억제물질을 감지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 기판상에 배치되는 전극과,
    상기 기판상에 배치되고, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 나노 와이어를 포함하고,
    상기 나노 와이어에는 상기 신경재생 억제물질을 포획할 수 있는 상기 신경재생 억제물질의 항체 구조체가 형성되고,
    상기 항체 구조체에 상기 신경재생 억제물질이 포획됨에 따른 상기 나노 와이어의 전기적 물성 변화를 감지하여 상기 신경교상흔을 감지하는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    복수 가닥의 상기 나노 와이어가 상기 기판의 넓이 방향으로 배치되고, 서로 얽혀 그물망 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 위에는 복수의 센서 어레이가 배치되고,
    상기 복수의 센서 어레이의 커버들은 시차를 두고 순차적으로 개방되는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신경교상흔 감지 센서가 생체 내에 삽입된 후 4주 경과 후,
    상기 커버들이 개방되기 시작하는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 생체 내에서 소정 시간이 경과하면 녹는 생분해성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 생분해성 물질은 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLA) 또는 이들의 공중합체(PLGA)인 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 커버에는 신경의 재생을 돕는 약물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버는,
    통공이 형성된 차폐체와,
    상기 통공을 밀폐하는 밸브를 포함하고,
    상기 밸브는 열에 의해 녹는 물질로 이루어지며,
    상기 밸브에 열을 가하여 녹임으로써 상기 커버를 개방할 수 있는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버는,
    통공이 형성된 차폐체와,
    상기 통공을 밀폐하는 밸브로 이루어지고,
    상기 밸브는, 생체 외부에서 제공되는 공압에 의해 개방되는 공압식 밸브인 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 상기 커버 위를 덮는 차폐막을 더 포함하고,
    상기 차폐막은 상기 신경재생 억제물질을 투과시키는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차폐막은 생체적합성 하이드로젤로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 신경재생 억제물질은 CSPG(Chondroitin sulfate proteoglycan)인 것을 특징으로 하는 신경교상흔 감지 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20060089388A1 (en) 2002-05-02 2006-04-27 Los Angeles Biomedical Research Institute At Harbor Ucla Medical Center Use of parathyroid hormone-related protein (PTHrP) in the diagnosis and treatment of chronic lung disease and other pathologies
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