KR102348997B1 - 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자 및 이를 이용한 신경 자극 치료 장치 - Google Patents

초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자 및 이를 이용한 신경 자극 치료 장치 Download PDF

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황준하
김소희
김영준
이동민
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김형택
강동현
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Abstract

본 발명은 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자 및 이를 이용한 신경 자극 치료 장치에 관한 것이다.
본 발명은 집속 초음파 인가 시 생분해가 개시되는 시한성 나노복합소재 기술 및 본 소재에 기반한 신경병증 치료용 초음파 구동 마찰정전기를 이용한 신경자극 치료 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는, 인체에 무해한 전력원을 가지며, 이러한 전력원을 이용해 신경 자극 치료를 하고, 치료가 종료된 이후에는 원하는 시점에서 정확한 생분해가 이루어지는 것이 가능하다.

Description

초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자 및 이를 이용한 신경 자극 치료 장치 {TRIBOELECTRIC GENERATOR BASED ON TIME―LIMITED NANO COMPOSITE WITH SELECTIVE ULTRASOUND INFLUENCING PROPERTIES, AND NEUROSTIMULATION THERAPY APPARATUS}
본 발명은 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자 및 이를 이용한 신경 자극 치료 장치에 관한 것이다.
본 발명은 집속 초음파 인가 시 생분해가 개시되는 시한성 나노복합소재 기술 및 본 소재에 기반한 신경병증 치료용 초음파 구동 마찰정전기를 이용한 신경자극 치료 장치에 관한 것이다.
신경병증은 신경계의 손상이나 기능적 이상으로 발생하는 병증으로 난치성이며 만성적으로 오래 지속되는 특성으로 인하여 이러한 통증으로 고통받는 환자는 삶의 질의 현저한 저하 및 수면장애, 우울증과 같은 합병증 등을 겪을 수 있다. 신경병증 치료를 위해 신경을 전기적으로 자극하여 치료하는 신경자극 치료가 적용되고 있으며 고령화의 심화에 따라 수요가 증가하여 상시적 치료가 가능한 인체삽입형 의료기기 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
최근 체내에서 기능이 끝난 후 체내에서 녹아 흡수되는 시한성소재 기반 의료기기가 개발되었다. 이는 전력원으로 RFID, NFC 등 전자기유도방식 에너지 전송 기술을 사용한다. 그러나 NFC의 경우 인체 무해성이 검증되지 않았고, RFID 전송 기술의 경우 복잡한 회로가 필요하여 소형화가 어려우며, 짧은 침투깊이(1 cm 미만)로 인해 삽입위치가 대부분 피하층으로 제한되어 에너지원으로부터 체내 깊은 부위까지 연결을 위해 긴 리드선이 필요하다. 소형화가 어렵고 삽입위치가 제한됨에 따라 인체 위해성의 최소화가 어려운 실정이다.
종래 시한성소재는 소재 자체의 생분해 특성과 두께 조절에 따른 수동적 제어에 의존하여 의료기기의 체내삽입 후에는 생분해를 제어할 수단이 없으며 소재의 무작위적인 질량손실에 따라 수명제어가 어려웠다. 치료가 끝나기 전에 녹아 기능을 하지 못하거나, 끝난 후에도 장기간 녹아 없어지지 않을 경우 재수술이 필요하거나, 또는 체내에서 염증, 합병증 등 심각한 병리적 문제를 발생시킬 수 있다.
상기 서술된 종래기술의 한계에 따라 인체에 무해한 전력원(무배터리)을 가지며 신경병증 치료가 끝난 후 원하는 시점에 정확한 생분해가 가능한 신개념 소재/소자 기술의 개발이 시급한 실정이다.
삭제
국내공개특허공보 제10-2011-0138917호 (2011.12.28.자 공개)
Yue Shi et al., "Recent development of implantable and flexible nerve electrodes", Smart Materials in Medicine, Vol. 1, pp. 131-147
본 발명은 초음파 구동 마찰정전기 에너지 발전 기술 및 시한성 나노복합체에 기반한 신경병증 치료용 신경자극 소재/소자 기술을 제안함으로서 종래 기술의 한계를 극복할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다.
본 발명을 통해 초소형화가 가능하고 삽입위치에 제한이 없어 인체 위해성을 최소화할 수 있고 초음파에 의해 발생한 전류가 신경을 직접 자극하여 신경병증 치료가 가능할 것으로 기대된다.
또한 새로운 개념의 시한성 나노복합소재의 개발을 통해 원하는 정확한 시점에 체외에서 소재/소자의 생분해를 제어 가능한 소재 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는, 시한성 매트릭스 소재; 및 상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고, 집속 초음파 인가시 상기 나노 캐리어 소재가 분해되어 상기 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가된다.
상기 매트릭스 소재는 생분해성 수지로 이루어진다.
상기 생분해성 수지는, PLGA(polylactic-co-glycolic acid), PLA(Polylactic Acid), PEG(Polyethylene glycol), PEO(polyethylene oxide), PCL(poly ε-caprolactone), PEEK(Polyetheretherketone), PTHPMA(poly(tetrahydropyranyl-2-methyl methacrylate)), PPG(Polypropylene Glycol)를 포함한다.
상기 나노 캐리어 소재는 폴리머좀(polymersome) 또는 MOF(metal-organic framework)를 포함한다.
상기 폴리머좀은 시한성 폴리머 블록으로 이루어진 블록 코폴리머를 포함한다.
상기 MOF는 생체적합성 초음파 반응성 MOF를 포함한다.
상기 나노 캐리어 소재는 상기 매트릭스 소재의 생분해 속도를 촉진하는 효소 또는 촉매를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자는, 생분해성 물질로 이루어진 전극; 상기 전극과 서로 대향하여 이격되어 배치된 멤브레인; 및 상기 전극 및 상기 멤브레인을 감싸는 인캡슐레이션부를 포함하고, 상기 멤브레인 및 상기 인캡슐레이션부는 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재로 이루어지며, 상기 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는, 시한성 매트릭스 소재; 및 상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고, 초음파 인가시 멤브레인이 진동함에 따라 멤브레인과 전극이 마찰하여 전기가 발생되며, 집속 초음파 인가시 상기 나노 캐리어 소재가 분해되어 상기 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가된다.
상기 매트릭스 소재는 생분해성 수지로 이루어진다.
상기 생분해성 수지는, PLGA(polylactic-co-glycolic acid), PLA(Polylactic Acid), PEG(Polyethylene glycol), PEO(polyethylene oxide), PCL(poly ε-caprolactone), PEEK(Polyetheretherketone), PTHPMA(poly(tetrahydropyranyl-2-methyl methacrylate)), PPG(Polypropylene Glycol)를 포함한다.
상기 나노 캐리어 소재는 폴리머좀(polymersome) 또는 MOF(metal-organic framework)를 포함한다.
상기 폴리머좀은 시한성 폴리머 블록으로 이루어진 블록 코폴리머를 포함한다.
상기 MOF는 생체적합성 초음파 반응성 MOF를 포함한다.
상기 나노 캐리어 소재는 상기 매트릭스 소재의 생분해 속도를 촉진하는 효소 또는 촉매를 추가로 포함한다.
상기 전극의 상기 멤브레인과 대향한 면에는 유전체 물질이 코팅되어 마찰정전기의 발생이 커진다.
상기 생분해성 물질로 이루어진 전극; 상기 전극과 서로 대향하여 이격되어 배치된 멤브레인; 및 상기 전극 및 상기 멤브레인을 감싸는 인캡슐레이션부를 포함한 구조체가 하나 이상 적층되어 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자를 이용한 신경 자극 치료 장치는, 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자; 및 상기 마찰전기 발전소자와 연결된 자극 전극부를 포함하고, 상기 자극 전극부는 자극하고자 하는 신경에 연결되어 상기 마찰전기 발전소자에서 발생된 전류로 신경 자극 치료가 가능하다.
상기 자극 전극부는 하나 이상의 전극을 포함하는 도전체의 패턴으로 이루어진다.
본 발명을 통해 기존의 인체삽입형 의료기기/신경자극 기기의 한계를 극복할 수 있는 기술을 제공할 것으로 기대한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 구동 마찰정전기 발전 소자의 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시한성 나노복합소재를 이용한 마찰전기 발전 소자에 집속초음파가 인가될 경우 생분해가 활성화되는 모습을 도시한다.
도 3은 시한성 나노복합소재 기반 초음파 구동 마찰정전기 신경 자극 기술에 대한 개략도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 집속 초음파 인가 시 생분해가 개시되는 시한성 나노복합소재에 관한 것이고, 또한 이러한 시한성 나노복합소재에 기반한 신경병증 치료용 초음파 구동 마찰정전기 발생 장치 및 이를 이용한 신경 자극 치료 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는, 시한성 매트릭스 소재; 및 상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함한다.
시한성 나노복합소재는 집속초음파에 의해 분해되는 나노캐리어 소재가 매트릭스 소재에 임베딩되거나 포함된 복합체를 의미하며 나노캐리어 소재는 폴리머좀, MOF (metal-organic framework) 등을 포함한 분자 내에 다른 물질을 삽입하여 보관, 전달할 수 있는 소재를 의미한다.
시한성 매트릭스 소재는 생분해성 소재로 이루어지며, 이러한 시한성 매트릭스 소재에는 나노 캐리어 소재가 임베딩 또는 포함된다. 시한성 매트릭스 소재로 이용되는 생분해성 소재는, PLGA(polylactic-co-glycolic acid), PLA(Polylactic Acid), PEG(Polyethylene glycol), PEO(polyethylene oxide), PCL(poly ε-caprolactone), PEEK(Polyetheretherketone), PTHPMA(poly(tetrahydropyranyl-2-methyl methacrylate)), PPG(Polypropylene Glycol), 하이드로젤, 콜라겐을 포함한다.
나노 캐리어 소재는 집속 초음파 인가에 따라 발생하는 기계적 스트레스가 분자에 가해져 분자 내의 약한 결합이 파괴되어 분해되는 특성을 갖는다. 나노 캐리어 소재는 폴리머좀(polymersome) 또는 MOF(metal-organic framework)를 포함한다.
폴리머좀은 시한성 폴리머 블록으로 이루어진 블록 코폴리머를 포함한다. 폴리머좀은 서로 다른 극성을 가지는 단량체 블록으로 구성된 블록 공중합체가 서로 다른 극성을 가지는 용매에 노출되었을 때 자가조립에 의해 내부 외부 공간이 구별되어 내부 공간에 다른 분자를 담아 보관, 운반할 수 있는 나노캐리어 소재이다. 폴리머좀을 구성하는 블록 공중합체로 PLA-b-PEG, PCL-b-PEG 등 시한성소재 블록으로 이뤄진 모든 소재가 사용될 수 있으며, PLA-SS-PEG 등 집속초음파에 의해 쉽게 분해되는 SS-결합이나 금속 리간드 결합을 가지는 공중합체들을 포함한다. 폴리머좀에 집속초음파가 인가될 경우 기계적 stress 가 폴리머 분자에 인가되어 상기 언급된 SS-결합, 금속 리간드 결합을 포함하여 폴리머 내의 약한 결합이 파괴되어 폴리머좀이 분해된다. 폴리머좀은 예를 들어, PEG-PLA, PEG-S-PLA, PEG-S-S-PLA, PEG-PPG, PEG-COO-SS-PPG, PEG-SS-PPG, PPG-[Cu]-PEG, PEG-b-PTHPMA, PEO-b-PIBMA, PEO-b-PMMA 등이 이용될 수 있다.
MOF는 생체적합성 초음파 반응성 MOF를 포함한다. MOF는 유기 리간드와 금속이온의 결합을 바탕으로 합성되는 결정 물질로서 폴리머좀과 마찬가지로 내부에 다른 물질이 담겨 운반할 수 있는 특성을 가지며 유기 리간드 및 금속이온의 종류, 결합 방법에 따라 MIL, ZIF 등 다양한 소재를 포함한다. MOF에 집속초음파가 인가될 경우 기계적 stress 가 MOF에 인가되어 금속-유기 링크 결합이 파괴되며 분해된다. MOF는 예를 들어, ZIF-90, ZIF-67, ZIF-8, ZIF-11, MIL-100(Cr), MIL-101(Cr), MIL-100(Fe) 등이 이용될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는, 시한성 매트릭스 소재; 및 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고, 통상적인 초음파 인가시에는 영향이 없지만, 집속 초음파 인가시 나노 캐리어 소재가 분해되어 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가된다. 집속초음파 인가에 의해 나노캐리어 소재가 분해됨에 따라 매트릭스 소재는 다공성이 되어 체액과 접촉면적이 넓어져 생분해 속도가 증가하여 분해된다. 시한성 나노복합소재는 매트릭스 소재 및 나노캐리어 소재 모두 생체적합성이 뛰어난 시한성 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 나노캐리어 소재 내부에는 매트릭스 소재를 분해하는 효소, 촉매 등을 포함할 수 있으며 이는 나노캐리어 소재가 분해되었을 때 생분해 속도를 더욱 증가시킬 수 있다. 이용가능한 효소 또는 촉매는 horseradish peroxidase, catalase, xanthine oxidase, phosphatases, esterases, protease, polyvinyl alcohol, pronase, Proteinase K, bromelain, lipase dehydrogenase, polyhydroxybutyrate 등을 포함한다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이러한 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재를 이용한 마찰전기 발전소자 및 이러한 마찰전기 발전소자를 이용한 신경 자극 치료를 위한 장치에 대해 차례대로 설명하도록 하겠다. 위에서 설명한 내용과 반복되는 내용에 대해서는 중복 설명을 생략하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 구동 마찰정전기 발전 소자의 구조를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자는, 전극(10); 멤브레인(20); 및 인캡슐레이션부(30)를 포함한다. 초음파 구동 마찰정전기 발전소자는 멤브레인, 전극, 인캡슐레이션부로 구성되며 초음파가 인가되었을 때 멤브레인이 진동함에 따라 멤브레인과 전극이 마찰하여 마찰정전기가 발생하고 정전유도현상에 의해 전류가 발생하는 구조를 가진다.
전극(10)은 생분해성 물질로 이루어지며, 전극은 멤브레인과 접촉하여 마찰정전기를 발생시키는 마찰소재이자 전류를 신경자극 전극으로 전달하는 도전체로서도 작동하며(뒤에서 설명하는 것처럼 별도의 자극 전극부를 포함함) 생분해성을 가지는 마그네슘, 실리콘, PEDOT-PSS 등을 모두 포함한다. 이러한 전극(10)에는 마찰 정전기 발생의 극대화를 위해 유전체카 코팅될 수도 있으며, 이러한 유전체로 PLGA, PLA, PEG, PEO, PCL, PEEK, PTHPMA, PPG 등 시한성을 가지는 생분해성 폴리머 또는 이러한 폴리머와 MOF 또는 폴리머좀이 복합된 복합체가 이용될 수도 있다.
멤브레인(20)은 도 1에서 도시된 것처럼, 전극과 대향하며 서로 이격되어 배치된다. 멤브레인(20)은 전극(10)과 서로 접촉 및 분리를 하면서 마찰정전기를 발생시키게 된다. 멤브레인은 초음파 인가에 따라 잘 진동할 수 있는 기계적 특성을 가지며 음향 임피던스가 인체 구성물질과 유사한 폴리머 소재가 적용될 수 있으며, 그 외에 전기전도성이 없는 모든 소재가 사용될 수 있다. 멤브레인은 마찰하는 상대 물질과 접촉했을 때 큰 마찰정전기를 발생시킬 수 있는 소재가 바람직하다.
멤브레인은 상기 언급된 시한성 나노복합소재를 사용하며 임베딩된 나노캐리어 소재는 생분해성 제어의 목적 외에도 표면전위 제어, 표면형상 제어, 유전상수 증가 등 마찰정전기 발전소자의 출력 증가를 위한 목적으로도 응용될 수 있다.
인캡슐레이션부(30)는 도 1에서와 같이 전극(10) 및 멤브레인(20)을 감싸고 있으며, 이를 보호하는 역할을 한다. 인캡슐레이션부의 소재는 마찰정전기 발전소자를 외부의 인체조직으로부터 보호하는 소재로서 상기 언급된 시한성 나노복합소재가 사용된다.
초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는, 시한성 매트릭스 소재; 및 상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고, 이에 대해서는 위에서 자세히 설명하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자는, 일반적인 초음파 인가시 멤브레인이 진동함에 따라 멤브레인과 전극이 마찰하여 전기가 발생되지만, 집속 초음파 인가시 상기 나노 캐리어 소재가 분해되어 상기 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시한성 나노복합소재를 이용한 마찰전기 발전 소자에 집속초음파가 인가될 경우 생분해가 활성화되는 모습을 도시한다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 초음파 구동 마찰정전기 발전소자는 필요 출력에 따라 멤브레인, 전극이 반복되어 적층되는 적층구조를 가질 수 있다. 즉, 생분해성 물질로 이루어진 전극; 전극과 서로 대향하여 이격되어 배치된 멤브레인; 및 상기 전극 및 상기 멤브레인을 감싸는 인캡슐레이션부를 포함한 구조체가 하나 이상 적층되어 배치되는 적층 구조를 가질 수 있다.
도 3은 시한성 나노복합소재 기반 초음파 구동 마찰정전기 신경 자극 기술에 대한 개략도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자는 신경 자극 치료 장치에 이용될 수 있다. 초음파 구동 마찰정전기 신경자극 기술은 체외에서 초음파가 인가되어 체내의 신경자극 기기에 전달되었을 때 멤브레인의 진동 및 마찰정전기 발생에 따른 정전유도현상에 의해 전류가 발생하고 전류를 전극을 통해 신경에 전달하여 신경을 전기적으로 자극하는 기술이다.
초음파 구동 마찰정전기 신경자극 기기는 신경자극에 필요한 전류를 발생시키는 초음파 구동 마찰정전기 발전소자 및 전류를 신경에 전달하는 신경자극 전극으로 구성되며 각각은 모두 시한성 소재 및 시한성 나노복합소재에 기반한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자를 이용한 신경 자극 치료 장치는, 위에서 설명한 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자; 및 상기 마찰전기 발전소자와 연결된 자극 전극부를 포함하고, 상기 자극 전극부는 자극하고자 하는 신경에 연결되어 상기 마찰전기 발전소자에서 발생된 전류로 신경 자극 치료가 가능하다.
도 3에서 보는 것처럼, 신경 자극 치료를 할 때에는 초음파를 인가하여 마찰정전기를 발생시켜 신경 자극 전극을 이용해 신경을 자극하여 치료를 하고, 치료 목적이 종료되면 분해를 위해서 집속 초음파를 인가하여 시한성 나노 복합 소재가 분해되어 소멸되도록 유도할 수 있다. 즉, 인체에 무해한 전력원을 가지며, 이러한 전력원을 이용해 신경 자극 치료를 하고, 치료가 종료된 이후에는 원하는 시점에서 정확한 생분해가 이루어지는 것이 가능하다.
자극 전극부는 신경 자극 전극으로써, 상기 언급된 생분해성을 가지는 도전체(마그네슘, 실리콘, PEDOT-PSS 등)가 인캡슐레이션부에 의해 보호되는 구조를 가지며 양극단 각각에 마찰정전기 발전소자의 전극과 자극하고자 하는 신경에 연결된다. 신경자극 전극은 목적에 따라 여러 개의 전극을 포함하는 도전체의 패턴으로 구성될 수 있다. 즉, 자극 전극부는 하나 이상의 전극을 포함하는 도전체의 패턴으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 달성을 위해 집속초음파 인가에 의해 분해되는 나노캐리어 소재를 시한성 소재에 임베딩하여 시한성 나노복합소재를 제작하였고, 시한성 나노복합소재를 이용하여 시한성 나노복합소재 기반 신경자극 기기를 제작하였다. 본 신경자극 기기의 질병/신경손상 동물모델에 대한 전임상 시험을 통해 신경병증 치료 효과를 확인하였다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 시한성 매트릭스 소재; 및
    상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고,
    상기 나노 캐리어 소재는 폴리머좀(polymersome) 또는 MOF(metal-organic framework)를 포함하며,
    집속 초음파 인가시 상기 나노 캐리어 소재가 분해되어 상기 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가되는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매트릭스 소재는 생분해성 수지로 이루어지는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는, PLGA(polylactic-co-glycolic acid), PLA(Polylactic Acid), PEG(Polyethylene glycol), PEO(polyethylene oxide), PCL(poly ε-caprolactone), PEEK(Polyetheretherketone), PTHPMA(poly(tetrahydropyranyl-2-methyl methacrylate)), PPG(Polypropylene Glycol)를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머좀은 시한성 폴리머 블록으로 이루어진 블록 코폴리머를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 MOF는 생체적합성 초음파 반응성 MOF를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 캐리어 소재는 상기 매트릭스 소재의 생분해 속도를 촉진하는 효소 또는 촉매를 추가로 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재.
  8. 생분해성 물질로 이루어진 전극;
    상기 전극과 서로 대향하여 이격되어 배치된 멤브레인; 및
    상기 전극 및 상기 멤브레인을 감싸는 인캡슐레이션부를 포함하고,
    상기 멤브레인 및 상기 인캡슐레이션부는 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재로 이루어지며,
    상기 초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재는,
    시한성 매트릭스 소재; 및 상기 매트릭스 소재에 임베딩 또는 포함되어 있으며, 집속 초음파 인가에 의해 분해되는 나노 캐리어 소재를 포함하고,
    초음파 인가시 멤브레인이 진동함에 따라 멤브레인과 전극이 마찰하여 전기가 발생되며,
    집속 초음파 인가시 상기 나노 캐리어 소재가 분해되어 상기 매트릭스 소재가 다공성이 되어 생분해 속도가 증가되는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 매트릭스 소재는 생분해성 수지로 이루어지는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 생분해성 수지는, PLGA(polylactic-co-glycolic acid), PLA(Polylactic Acid), PEG(Polyethylene glycol), PEO(polyethylene oxide), PCL(poly ε-caprolactone), PEEK(Polyetheretherketone), PTHPMA(poly(tetrahydropyranyl-2-methyl methacrylate)), PPG(Polypropylene Glycol)를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노 캐리어 소재는 폴리머좀(polymersome) 또는 MOF(metal-organic framework)를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폴리머좀은 시한성 폴리머 블록으로 이루어진 블록 코폴리머를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 MOF는 생체적합성 초음파 반응성 MOF를 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노 캐리어 소재는 상기 매트릭스 소재의 생분해 속도를 촉진하는 효소 또는 촉매를 추가로 포함하는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극의 상기 멤브레인과 대향한 면에는 유전체 물질이 코팅되어 마찰정전기의 발생이 커지는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 생분해성 물질로 이루어진 전극; 상기 전극과 서로 대향하여 이격되어 배치된 멤브레인; 및 상기 전극 및 상기 멤브레인을 감싸는 인캡슐레이션부를 포함한 구조체가 하나 이상 적층되어 배치되는,
    초음파 선택적 반응 시한성 나노복합소재 기반 마찰전기 발전소자.
  17. 삭제
  18. 삭제
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