신경보정술은 이식된 전극을 사용하여 신경계와 맞닿아 기능복원을 목표로 하는 의료전자소자이다. 신경보정술의 주요 목적은 부상, 질병 또는 기타 의학적 상태로 인해 손상되었을 수 있는 신체의 기능을 복원하는 것이며 여기에는 청각장애가 있는 어린이의 청력을 회복시키는 달팽이관 이식, 파킨슨병 증상을 완화시키는 심부 뇌 자극기 및 만성 신경통을 약화시킬 수 있는 척수 신경 조절기가 포함된다. 신경보정술은 신체부위와 맞닿는 전극부분과 전기자극부분으로 나누어서 볼 수 있다. 특히, 치료하고자 하는 신체 부위와 맞닿는 interface 전극의 생적합성, 생분해성, 기계적 매칭과 같은 요소들이 중요하다. 또한, 전기자극을 통해 손상부위의 질병을 치료하고자 할 경우 각 질병에 맞는 전기자극 구성요소, 자극 조건 등이 중요하다.
본 연구에서는 전자약이라 불리는 신경보정술을 이용하여 기존에 난치로 여겨졌던 말초신경과 척수신경 손상으로 인한 질병을 치료하고자 한다. 사고로 인해 신경이 손상을 입은 말초신경 손상이나, 척수 손상의 경우는 수술을 하더라도 치료 성공률이 높지 않아 하면 이러한 영구적인 기형이나 전신마비 같은 치명적인 문제가 발생할 수 있다. 전자약이 이런 질병을 치료하는 치료법이 될 수 있다. 그러나, 기존의 신경 인터페이스는 목표하는 신경과 신경 인터페이스 물질과의 기계적 미스매칭으로 인해 신경 압박을 유발하거나 이물반응에 의해 섬유성 반흔조직를 유발할 수 있다. 이런 문제들은 신경의 추가 손상을 유발하고 전극의 제 기능을 방해하기 때문에 해결해야 한다. 또한 기존의 전기자극기는 전기자극 조절이 어려운 배터리 형태의 부피가 큰 형태를 갖거나 외부의 장비와 연결하여 사용하는 전기자극 방법으로 이 또한 해결해야 하는 문제이다. 따라서, 앞서 언급된 문제들을 해결하고 치료성공률을 높이기 위해 말초신경과 척수 각각의 특징에 맞추어 연구를 진행하였다.
첫번째 연구에서는, 생분해성 전도성 신경도관과 무선전기자극기가 결합된 전자약을 제작하였다. 생분해성 금속입자 (Mo)와 생분해성 고분자 (PCL)를 사용하여 생분해성 전도성 신경도관을 제작하였기 때문에 치료 후 제거수술이 불필요하며, 무선전기자극시스템을 사용하여 신경도관 수술 시 함께 삽입이 가능하여 추가수술이 필요하지 않으며 수술 후에도 언제나 자극이 가능할 수 있다. Mo/PCL 신경도관의 전기적 및 기계적 특성은 Mo MPs의 양을 조절함에 따라 분석되었다. 제작된 전자약을 10 mm 말초신경 결손 손상에 적용하여 전기자극을 통해 치료하였다. 그 결과 전기자극을 하지 않고 Mo/PCL 신경도관만 적용한 쥐보다 Mo/PCL 신경도관과 전기자극이 함께 적용된 전자약을 통해 치료한 쥐가 운동기능과 감각기능에 있어서 향상된 결과를 보였으며, 신경과 근육조직 분석 결과를 통해서도 전자약의 효과를 증명하였다.
두번째 연구로는, 척수손상 후 운동기능을 회복시키기 위해 척수 압박을 최소화할 수 있는 신경 인터페이스 전극과 무선전기자극기가 결합된 전자약을 제작하였다. 척수 압박을 최소화하기 위하여 초연성 엘라스토머인 Ecoflex를 기판으로 사용하고 전극으로 인한 손상을 예방하기 위해 카본블랙 파우더 (CB)와 Ecoflex의 복합체 형태로 전극을 제작하여 유연하고 부드러운 신경 인터페이스 전극을 제작하였다. CB/Ecoflex 복합체는 카본블랙의 함량에 따라 전기적, 기계적 특성을 분석하였다. 전자약을 통한 전기자극을 피질 뉴런 세포에 가하는 세포외 실험을 통해 세포 활성화에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 전자약은 척수손상 쥐에 적용되었다. 그 결과 전자약을 통해 치료를 한 쥐는 타박상으로 인한 공동의 크기가 줄어들었을 뿐 아니라 운동 회복에도 효과가 있었다.