미 MIT·하버드 공동 연구팀 개발
돼지 위장에 사흘간 머문 뒤 분해

미국 매사추세츠공과대(MIT), 하버드대 의대 부설 브리검 여성병원, MIT-하버드 브로드 연구소 공동 연구팀은 몸속 의료기기에 전기를 공급한 뒤 용도가 끝나면 분해돼 사라지는 ‘먹는 종이 배터리’를 개발했다고 밝혔다. 이는 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’ 9월 22일 자에 실렸다.

연구팀은 음극(-)에 마그네슘 합금, 양극(+)에 삼산화몰리브데넘과 셀룰로스 나노섬유, 활성탄을 7 대 2 대 1로 섞은 종이 형태의 복합체를 만들었다. 셀룰로스 나노섬유는 효소로 체내에서 쉽게 분해된다. 전해질은 생분해성 이온성 액체를 젤라틴 겔에 섞어 굳혔고 전체를 밀랍으로 감싸 위산에 너무 빨리 녹지 않도록 했다. 크기는 지름 7.5㎜ 원형, 6×24㎜ 대면적 두 가지로 만들어 캡슐에 넣었다. 연구팀이 위장 구조가 사람과 비슷한 요크셔종 돼지에 내시경으로 캡슐을 넣고 사흘간 관찰한 결과 캡슐은 장으로 바로 넘어가지 않고 위에 머물렀다. 1주일을 넘기면 겔 전해질이 마르고 마그네슘이 부식되며 성능이 급격히 떨어진 뒤 수 주 내에 녹아 사라졌다.

연구팀에 따르면 이번에 개발한 기술은 복약 순응도를 추적하는 배터리 보조형 RFID 태그, 위 전기 자극 치료 캡슐로 사용될 수 있다. 기존 수동형 태그는 판독기를 목이나 허리에 붙여야 했지만 종이 배터리 태그는 4m 이내까지 안정적으로 신호를 보낼 수 있기 때문에 따로 수신기가 필요 없다. 또 위가 제대로 비워지지 않는 위마비 치료에 쓰이는 위 전기 자극 치료는 현재는 복강경 수술로 전극을 위 근육에 고정 삽입해야 한다. 그러나 종이 배터리를 캡슐에 넣어 삽입하면 최대 7일 정도 자극 치료가 가능하다. 종이 배터리를 장착한 장치를 넣고 돼지 위를 20분 정도 자극하자 식욕 촉진 호르몬인 그렐린이 최대 50%, 평균 36.3% 늘었고 조직 손상은 관찰되지 않았다.