인체에 적용하는 의료용 전극은 신축성, 내구성, 인체 무해성 등 다양한 요구 조건이 동시에 만족 되어야 한다. 특히 웨어러블 디바이스에 이용되는 전극이나 인체에 부착하는 전극은 매우 뛰어난 신축성을 갖는 동시에 반복되는 변형 하에서도 전기적 특성을 유지할 수 있는 신뢰성을 갖춰야한다. 이러한 이유로 다양한 유연하고 신축성 있는 재료의 개발은 의공학 및 전자 산업에서 유망한 응용 분야에 관한 관심을 불러일으켰다.
본 논문에서는 탄소나노튜브(CNT)와 실리콘 러버 (Silicone Rubber) 의 나노복합체를 물리적으로 분산하는 공정을 개발하였다. 물리적 분산방법은 유기 화합물의 배출을 최소화하는 방법으로 실리콘 폴리머 내에서 탄소나노튜브가 균일하게 분포될 수 있는 공정이다. 표면저항 약 14Ω /sq의 분산성 및 전도성이 우수한 폴리머를 제조할 수 있었다. HaCaT 세포와 NHEKs 세포에 대한 세포독성 평가 결과 식품의약품안전처 기준에 부합하는 70% 이상의 생존율을 보여 세포독성이 없는 것으로 확인됐다. 이에 따라 인체에 부착된 전극은 전기자극치료 및 온열치료에 응용될 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 탄소나노튜브/실리콘 복합재료를 온열(원적외선)/미세전류 기능을 연출하는 안구건조증 치료기기에 사용할 수 있도록 인체에 부착하는 전극 및 발열 패드로 개발한 후 평가하였다. 미세전류 전극은 눈 위아래에 밀착되게 하여 눈물의 분비를 돕고, 내열성을 지닌 실리콘과 탄소 소재의 원적외선 방사율이 높은 점을 이용한 발열 패드는 눈꺼풀과 관자놀이에 밀착되게 하여 마이봄샘 기름 분비와 혈액 순환을 원활하게 한다. 60℃ 복사열과 500 ㎂ 미세전류 조사 시 결막 상피세포 사멸 정도가 대조군과 유사하여 복사열과 미세전류 기능 모두 세포에 독성이 없음을 확인하였다. 노령의 토끼에게 복사열과 미세전류를 조사한 결과 눈물 분비량과 눈물막 파괴시간이 모두 현저히 개선됨을 확인하였다. 탄소 복합체 전극의 원적외선 방사율은 0.902로 높은 값으로 측정되었다.