KR102566813B1

KR102566813B1 - 뉴럴 다기능 소자 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102566813B1
Application number: KR1020210117242A
Authority: KR
Inventors: 이규철; 이자민
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2041-09-02
Also published as: WO2023033277A1; KR20230034084A; US20250375145A1

Abstract

뉴럴 다기능 소자 및 그 제조 방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 뉴럴 다기능 소자는 복수의 홀이 형성된 2차원 나노물질층, 상기 2차원 나노물질층 상에 배치된 것으로 상기 복수의 홀을 각각 노출시키는 복수의 개구를 갖고 상기 개구는 그에 대응하는 상기 홀 보다 큰 직경을 갖고 상기 홀 주변의 상기 2차원 나노물질층 영역을 노출시키도록 형성된 마스크층, 상기 마스크층에 의해 상기 복수의 홀 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층 영역 상에 각각 수직하게 배치된 것으로 내부에 물질 이동을 위한 통로를 갖는 복수의 나노튜브(nanotube), 상기 마스크층 상에 상기 복수의 나노튜브 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주도록 배치된 바인딩층 및 상기 바인딩층 상에 상기 복수의 나노튜브 중 적어도 일부와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체를 포함할 수 있다. 상기 복수의 나노튜브는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 상기 통로를 통한 신경 세포로의 물질 전달을 수행할 수 있다.

Description

뉴럴 다기능 소자 및 그 제조 방법{Neural multifunctional device and method of manufacturing the same}

본 발명은 신경 세포 관련 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신경 세포에 대한 전기적 측정을 수행할 수 있는 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

신경 세포에 대한 기존의 신호 측정 소자들은 나노와이어(nanowire)를 이용한 니들(needle) 형태의 프로브(probe)를 사용하므로, 신호 측정만 가능하다는 한계가 있다. 따라서, 신호 측정 소자를 이용한 신호 측정 도중에, 신경 세포 내에 신경 물질(약물)을 공급하기 위해서는 신경 물질 전달 장치(통로)가 별도로 마련되어야 한다. 그러나, 이 경우 신호 측정 소자를 회피해서 신경 물질 전달 장치(통로)를 배치하기가 용이하지 않을 뿐 아니라, 신경 물질 전달의 정확성도 떨어질 수 있다. 또한, 두 개의 장치를 핸들링해야 하기 때문에, 측정 과정이 복잡하고 어려울 수 있다.

아울러, 신경 세포에 대한 기존의 신호 측정 소자들은 일반적으로 리지드(rigid) 소자 형태를 갖기 때문에, 활용도 및 적용 분야가 상당히 제한적이라는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2018-0102905호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나의 동작과 신경 세포로의 물질(의약 물질) 전달을 함께 수행할 수 있는 뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device)를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2차원 나노물질을 이용해서 플렉서블 소자(flexible device) 형태로 용이하게 구현될 수 있는 뉴럴 다기능 소자를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 홀이 형성된 2차원 나노물질층; 상기 2차원 나노물질층 상에 배치된 것으로, 상기 복수의 홀을 각각 노출시키는 복수의 개구를 갖고, 상기 개구는 그에 대응하는 상기 홀 보다 큰 직경을 갖고 상기 홀 주변의 상기 2차원 나노물질층 영역을 노출시키도록 형성된 마스크층; 상기 마스크층에 의해 상기 복수의 홀 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층 영역 상에 각각 수직하게 배치된 것으로, 내부에 물질 이동을 위한 통로를 갖는 복수의 나노튜브(nanotube); 상기 마스크층 상에 상기 복수의 나노튜브 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주도록 배치된 바인딩층; 및 상기 바인딩층 상에 상기 복수의 나노튜브 중 적어도 일부와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체를 포함하고, 상기 복수의 나노튜브는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 상기 통로를 통한 신경 세포로의 물질 전달을 수행하도록 구성된 뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device)가 제공된다.

상기 2차원 나노물질층은 그래핀을 포함할 수 있다.

상기 복수의 나노튜브는 금속 산화물로 형성될 수 있다.

상기 복수의 나노튜브는 산화아연(Zn oxide)으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 나노튜브 각각은 약 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 약 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 가질 수 있다.

상기 복수의 나노튜브 각각은 약 600 nm ∼ 12 ㎛ 범위의 길이를 가질 수 있다.

상기 복수의 나노튜브는 상기 바인딩층의 표면에 대하여 돌출된 형태를 가질 수 있다.

상기 바인딩층은 폴리머를 포함할 수 있다.

상기 뉴럴 다기능 소자는 플렉서블 소자(flexible device)일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판 상에 2차원 나노물질층 및 마스크층이 순차로 배치된 적층체를 마련하되, 상기 2차원 나노물질층은 복수의 홀을 갖고, 상기 마스크층은 상기 복수의 홀을 각각 노출시키는 복수의 개구를 가지며, 상기 개구는 그에 대응하는 상기 홀 보다 큰 직경을 갖고 상기 홀 주변의 상기 2차원 나노물질층 영역을 노출시키도록 상기 적층체를 마련하는 단계; 상기 마스크층에 의해 상기 복수의 홀 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층 영역 상에 각각 수직하게 배치된 것으로, 내부에 물질 이동을 위한 통로를 갖는 복수의 나노튜브(nanotube)를 형성하는 단계; 상기 마스크층 상에 상기 복수의 나노튜브 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주는 바인딩층을 형성하는 단계; 및 상기 바인딩층 상에 상기 복수의 나노튜브 중 적어도 일부와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 나노튜브는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 상기 통로를 통한 신경 세포로의 물질 전달을 수행하도록 구성된 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법이 제공된다.

상기 바인딩층을 형성하는 단계 후 또는 상기 전극 구조체를 형성하는 단계 후, 적어도 상기 2차원 나노물질층, 상기 마스크층, 상기 복수의 나노튜브 및 상기 바인딩층을 포함하는 소자 구조체를 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 2차원 나노물질층은 그래핀을 포함할 수 있다.

상기 복수의 나노튜브는 금속 산화물로 형성할 수 있다.

상기 복수의 나노튜브는 산화아연(Zn oxide)으로 형성할 수 있다.

상기 바인딩층은 폴리머를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 신경 세포로의 물질(의약 물질) 전달을 함께 수행할 수 있는 뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device)를 구현할 수 있다. 하나의 소자를 이용해서, 신경 세포에 대한 전기적 측정 및/또는 자극과 물질 전달을 함께 수행할 수 있기 때문에, 측정이 용이해지고 측정 정확도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 신경 세포에 소정의 물질(의약 물질)을 전달하면서 그에 대한 반응을 전기적 방식으로 용이하게 측정할 수 있기 때문에, 신경 세포에 대한 연구 또는 실험이 용이해질 수 있고, 소정 약물에 대한 평가 또한 용이해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 2차원 나노물질을 이용해서 플렉서블 소자(flexible device) 형태로 용이하게 제조될 수 있는 뉴럴 다기능 소자를 구현할 수 있기 때문에, 상기한 뉴럴 다기능 소자의 활용도 및 적용 분야를 확장하는데 유리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device)를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자를 이용해서 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 물질 전달을 수행하는 과정을 예시적으로 보여주는 모식도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3a의 구조를 입체적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 3b의 구조를 입체적으로 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3c의 구조를 입체적으로 보여주는 사시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따라 서로 다른 내경, 외경 및 높이를 갖도록 형성된 복수의 나노튜브를 촬영한 전자현미경 이미지들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자의 일부를 촬영한 전자현미경 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자의 일부를 위쪽에서 촬영한 전자현미경 이미지이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자 상에 신경 세포를 배양시킨 경우를 보여주는 전자현미경 이미지이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.

아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device)(100)를 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(100)는 2차원 나노물질층(two-dimensional nanomaterial layer)(10)을 포함할 수 있다. 2차원 나노물질층(10)은, 예를 들어, 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2차원 나노물질층(10)은 그래핀층으로 이루어질 수 있다. 2차원 물질(two-dimensional material)(2D material)은 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 단층(single-layer) 또는 반층(half-layer) 또는 2 ~ 3 층 정도의 층상 구조체일 수 있다. 그래핀은 2차원 물질로, 탄소 원자들이 육방정계(hexagonal) 구조를 이루고 있는 단층(단원자층) 구조물이다. 그래핀은 디락 포인트(Dirac point)를 기준으로 대칭적인 밴드 구조를 가질 수 있고, 디락 포인트(Dirac point)에서 전하의 유효 질량(effective mass)이 매우 작기 때문에, 실리콘(Si) 보다 최소 10배 이상(크게는 1000배 이상) 빠른 전하 이동도를 가질 수 있다. 또한, 그래핀은 매우 큰 페르미 속도(Fermi velocity)(V_F)를 가질 수 있다. 그래핀은 매우 우수한 도전체일 수 있고, 유연한(flexible) 나노소재일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 2차원 나노물질층(10)은 단층 또는 다층의 그래핀을 포함할 수 있다. 전자 구조적으로, 2차원 물질은 상태 밀도(density of state)(DOS)가 양자 우물 거동(quantum well behavior)을 따르는 물질로 정의될 수 있다. 복수의 2차원 단위 물질층이 적층된(약 100층 이하 또는 약 20층 이하로 적층된) 물질에서도 상태 밀도(DOS)가 양자 우물 거동(quantum well behavior)을 따를 수 있기 때문에, 이런 관점에서, 상기 2차원 단위 물질층(ex, 단일 그래핀)이 반복 적층된 구조도 '2차원 물질'이라고 할 수 있다. 2차원 나노물질층(10)은 2차원적인 층상 구조를 갖는다고 할 수 있다. 2차원 나노물질층(10)은 일종의 '공통 전극'과 같은 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 2차원 나노물질층(10)에는 복수의 홀(H10)이 형성될 수 있다. 복수의 홀(H10)은 2차원 나노물질층(10)을 두께 방향으로 관통하도록 형성될 수 있고, 규칙적으로 혹은 대체로 규칙적으로 배열될 수 있다.

뉴럴 다기능 소자(100)는 2차원 나노물질층(10) 상에 배치된 마스크층(20)을 포함할 수 있다. 마스크층(20)은 2차원 나노물질층(10)의 복수의 홀(H10)을 각각 노출시키는 복수의 개구(A10)를 가질 수 있다. 개구(A10)는 그에 대응하는 홀(H10) 보다 큰 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 개구(A10)와 그에 대응하는 홀(H10)은 동일한 중심(센터)을 가질 수 있고, 개구(A10)의 직경이 홀(H10)의 직경 보다 클 수 있다. 따라서, 홀(H10) 주변의 2차원 나노물질층(10) 영역이 개구(A10)에 의해 노출될 수 있다. 홀(H10) 주변에 노출된 2차원 나노물질층(10) 영역은, 위에서 보았을 때, 링(ring) 형태를 가질 수 있다.

마스크층(20)은 소정의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크층(20)은 실리콘 산화물(SiO₂)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 절연성 폴리머와 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 마스크층(20)은 비교적 얇은 두께, 예컨대, 약 20 nm 내지 70 nm 정도의 두께로 형성될 수 있다.

뉴럴 다기능 소자(100)는 마스크층(20)에 의해 복수의 홀(H10) 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층(10) 영역 상에 각각 수직하게 배치된 복수의 나노튜브(nanotube)(30)를 포함할 수 있다. 복수의 나노튜브(30) 각각은 그 내부에 물질 이동을 위한 통로(P10)를 가질 수 있다.

복수의 나노튜브(30)는 금속 산화물(metal oxide)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노튜브(30)는 산화아연(Zinc oxide)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 나노튜브(30)는 산화아연(Zinc oxide) 나노튜브로 지칭될 수 있다. 이러한 나노튜브(30)는 홀(H10) 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층(10) 영역 상에 성장(growth) 방식으로 형성된 것일 수 있다. 그러나, 나노튜브(30)의 물질은 산화아연으로 한정되지 않고, 필요에 따라, 달라질 수 있다. 경우에 따라, 나노튜브(30)는 금속이나 세라믹으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 산화아연의 나노튜브의 성장 방식은, 전구체로서 아연 함유 전구체 및 산소 함유 기체를 사용하여 방향성을 제어하여 수직 성장시키는 것이다. 예를 들면, 산화아연 기반의 나노튜브를 성장시키는 챔버 내의 압력, DEZn(diethylzinc)과 같은 아연 함유 전구체의 유량, 그리고 산소 유량을 조절하여 나노구조체의 높이 및 성장 형태를 조절할 수 있다. 또한, 상기 공정 파라미터들을 조절하여, 작게는 수십 nm ~ 수십 ㎛ 높이의 나노튜브들을 성장시킬 수 있다.

일 실시예에서, 복수의 나노튜브(30) 각각은 약 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 약 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 가질 수 있다. 나노튜브(30)의 외경이 너무 크면, 신경 세포에 손상을 주거나 단일 세포를 선택하기에 어려울 수 있고, 나노튜브(30)의 내경이 너무 작으면, 통로(P10)를 통한 물질(의약 물질) 전달이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 나노튜브(30)는 상기한 바와 같이 약 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 약 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 복수의 나노튜브(30) 각각의 길이는 약 600 nm ∼ 12 ㎛ 정도일 수 있다. 이 경우, 본원 실시예에서 나노튜브(30)가 다양한 기능을 적절히 수행하는데 유리할 수 있다.

뉴럴 다기능 소자(100)는 마스크층(20) 상에 복수의 나노튜브(30) 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주도록 배치된 바인딩층(binding layer)(40)을 더 포함할 수 있고, 아울러, 바인딩층(40) 상에 복수의 나노튜브(30) 중 적어도 일부와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체(50)를 더 포함할 수 있다.

바인딩층(40)은 복수의 나노튜브(30)를 바인딩하고 지지하며 몰드 역할을 할 수 있다. 바인딩층(40)은 소자(100)를 전체적으로 지지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 바인딩층(40)은 지지체 또는 지지층이라고 할 수 있다. 바인딩층(40)은, 예컨대, 폴리머(절연성 폴리머)와 같은 유연한 소재로 형성될 수 있다. 바인딩층(40)의 상면은 나노튜브(30)의 상단으로부터 어느 정도 리세스(recess)되어 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 나노튜브(30)는 바인딩층(40)의 표면(상면)에 대하여 그 위쪽으로 어느 정도 돌출될 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(30)의 전체 길이의 약 1/10 내지 1/2 정도가 바인딩층(40) 위쪽으로 돌출될 수 있다. 돌출된 나노튜브(30) 부분은 신경 세포에 삽입되거나 접촉되도록 배치될 수 있다.

전극 구조체(50)는 적어도 하나의 전극 패드(50a)를 포함할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 전극 구조체(50)는 전극 패드(50a)와 나노튜브(30)를 연결하는 '전극 배선'을 더 포함할 수 있다. 복수의 전극 패드(50a)가 형성될 수 있고, 또한, 복수의 상기 전극 배선이 형성될 수 있다. 전극 구조체(50)는 일종의 '전극 어레이 구조'를 포함한다고 할 수 있다.

부가적으로, 도 1에 도시되지는 않았지만, 나노튜브(30)의 외주면의 적어도 일부는 금속이나 금속성 물질로 코팅될 수 있다. 이에 의해 나노튜브(30)의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸는 코팅층이 더 형성될 수 있고, 상기 코팅층은 금속이나 금속성 물질을 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 나노튜브(30)와 바인딩층(40) 사이로 연장될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(100)에서 복수의 나노튜브(30)는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 내부의 통로(P10)를 통한 상기 신경 세포로의 물질 전달을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 나노튜브(30)는 신경 세포에 접촉되어 신경 세포의 전기적 포텐셜을 측정하거나 신경 세포에 전기적 자극을 인가하는 역할을 할 수 있고, 이와 더불어, 그 내부의 통로(P10)를 통해서 상기 신경 세포로 물질(의약 물질을 포함하는 유체)을 전달하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 나노튜브(30)를 이용해서 전기적 측정이 가능한 프로브(혹은 전극)의 기능과 물질(유체) 이동을 위한 채널의 기능을 모두 구현할 수 있다. 복수의 나노튜브(30)는 전기적 측정을 위한 '프로브 어레이'일 수 있고, 동시에, 물질 이동을 위한 '채널 어레이'(다채널 구조체)일 수 있다. 이러한 관점에서, 뉴럴 다기능 소자(100)는 '다기능'을 갖는다고 할 수 있다.

신경 세포에 대한 기존의 신호 측정 소자들은 나노와이어(nanowire)를 이용한 니들(needle) 형태의 프로브(probe)를 사용하므로, 신호 측정만 가능하다는 한계가 있다. 따라서, 신호 측정 소자를 이용한 신호 측정 도중에, 신경 세포 내에 신경 물질(약물)을 공급하기 위해서는 신경 물질 전달 장치가 별도로 구비되어야 한다. 그러나, 이 경우 신호 측정 소자를 회피해서 신경 물질 전달 장치(통로)를 배치하기가 용이하지 않을 뿐 아니라, 신경 물질 전달의 정확성도 떨어질 수 있다. 또한, 두 개의 장치를 핸들링해야 하기 때문에, 측정 과정이 복잡하고 어려울 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 뉴럴 다기능 소자(100)를 이용해서 전기적 신호 측정(또는 자극 인가) 및 물질 전달 기능을 함께 수행할 수 있기 때문에, 측정이 용이해지고 측정 정확도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 신경 세포에 소정의 물질(의약 물질)을 전달하면서 그에 대한 반응(즉, 신호 변화)을 전기적 방식으로 용이하게 측정할 수 있기 때문에, 신경 세포에 대한 연구와 실험이 용이해질 수 있고, 소정 약물에 대한 평가 또한 용이해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(100)는 플렉서블 소자(flexible device)일 수 있다. 뉴럴 다기능 소자(100)는 2차원 나노물질층(10)의 사용 등을 이유로, 플렉서블 소자 형태로 용이하게 제조될 수 있다. 2차원 나노물질층(10)은 그 자체가 유연할 뿐 아니라, 한 기판에서 다른 기판으로 트랜스퍼(transfer)가 용이하기 때문에, 플렉서블 소자 구현에 유리할 수 있다. 뉴럴 다기능 소자(100)가 플렉서블 소자인 경우, 소자의 활용성가 높아지고 적용 분야가 확장되는 효과를 얻을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(100)를 이용해서 신경 세포(C1)에 대한 전기적 측정 및 물질 전달을 수행하는 과정을 예시적으로 보여주는 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자(100)는 소정의 받침대(S1) 상에 배치될 수 있고, 뉴럴 다기능 소자(100) 상에 신경 세포(C1)가 배치될 수 있다. 받침대(S1)는, 예를 들어, 뉴럴 다기능 소자(100) 하면의 가장자리 부분을 지지하도록 배치될 수 있다. 신경 세포(C1)는 복수의 나노튜브(30)와 접촉하도록 그 위에 배치될 수 있다. 나노튜브(30)의 돌출된 부분이 신경 세포(C1)에 접촉하거나 그 내부로 삽입될 수 있다.

뉴럴 다기능 소자(100)를 이용해서 신경 세포(C1)에 대한 전기적 신호 측정을 수행하면서, 이와 함께, 복수의 나노튜브(30)를 통해서 신경 세로(C1)로 소정의 물질(M1)을 전달할 수 있다. 물질(M1)은 신경 세로(C1)의 특정한 극소 부위로 전달이 가능할 수 있다. 여기서, 물질(M1)은 의약 물질(또는 신경 물질)로서 용액과 같은 유체의 형태를 가질 수 있다. 이때, 필요한 경우, 소정의 공급 튜브(200)를 사용해서, 뉴럴 다기능 소자(100)의 아래쪽으로 물질(M1)을 공급할 수 있다. 공급 튜브(200)를 이용한 물질(M1)의 공급은 매우 용이하게 이루어질 수 있다. 물질(M1)이 공급되면, 복수의 나노튜브(30)를 통해서 신경 세로(C1)로 물질(M1)이 전달될 수 있다. 이때, 물질(M1)의 전달에는 모세관 압력 등의 원리가 적용될 수 있다.

뉴럴 다기능 소자(100)를 이용하면, 좁은 영역에서도 단일 뉴런(즉, 신경 세포) 단위로 측정을 수행할 수 있고, 필요한 경우, 뉴럴 다기능 소자(100)의 사이즈를 증가시키거나 복수의 뉴럴 다기능 소자(100)를 이용해서 복수의 뉴런에 대한 동시 측정도 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 뉴럴 다기능 소자(100)를 이용해서 신경 세포(C1)에 대한 전기적 측정과 신경 세포(C1)로의 물질 전달을 함께 수행할 수 있다. 하나의 소자(100)를 이용해서, 신경 세포(C1)에 대한 전기적 측정 및 물질 전달을 함께 수행할 수 있기 때문에, 측정이 용이해지고 측정 정확도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 신경 세포(C1)에 소정의 물질을 전달하면서 그에 대한 반응(즉, 신호 변화)을 전기적 방식으로 인시츄로 측정할 수 있기 때문에, 신경 세포(C1)에 대한 연구 및 실험이 용이해질 수 있고, 소정 약물에 대한 정확한 평가(ex, 약물 스크리닝) 또한 용이해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 나노튜브(30)를 이용해서 신경 세포(C1)의 전기적 신호를 실시간으로 측정할 수 있기 때문에, 시간 변화에 따른 또는 특정 자극을 신경 세포(C1)에 전달한 직후(즉시) 수 밀리초 단위로 측정을 할 수 있다. 아울러, 나노튜브(30)의 통로를 이용해서 신경 세포(C1)[예컨대, 뇌세포]에 특정 양상 측정이나 화학적 제어를 위해 미세유체(microfluidics)를 이용한 약물을 배양된 신경 세포(C1)[예컨대, 뇌세포]에 전달할 수 있다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이며 도 4는 도 3a에 도시된 결과물을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 3b에 도시된 결과물을 나타내는 사시도이고 도 6은 도 3c에 도시된 결과물을 나타내는 사시도이다.

도 3a를 참조하면, 소정의 기판(5) 상에 2차원 나노물질층(15)이 배치될 수 있다. 2차원 나노물질층(15)은, 예컨대, 그래핀층일 수 있다. 2차원 나노물질층(15)은 단층 또는 다층의 그래핀을 포함할 수 있다. 2차원 나노물질층(15)은 기판(5) 상에 전사(transfer)된 것이거나, 기판(5) 상에 성장된 것일 수 있다. 그 결과, 도 4에 도시된 것과 같이, 기판(5) 상에 2차원 나노물질층(15)이 배치된 구조체가 얻어질 수 있다.

도 3b를 참조하면, 2차원 나노물질층(15) 상에 마스크층(25)을 형성할 수 있다. 2차원 나노물질층(15)에 복수의 홀(H15)이 형성될 수 있고, 마스크층(25)에는 2차원 나노물질층(15)의 복수의 홀(H15)을 각각 노출시키는 복수의 개구(A15)가 형성될 수 있다. 개구(A15)는 그에 대응하는 홀(H15) 보다 큰 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 개구(A15)와 그에 대응하는 홀(H15)은 동일한 중심(센터)을 가질 수 있고, 개구(A15)의 직경이 홀(H15)의 직경 보다 클 수 있다. 따라서, 홀(H15) 주변의 2차원 나노물질층(15) 영역이 개구(A15)에 의해 노출될 수 있다. 홀(H15) 주변에 노출된 2차원 나노물질층(15) 영역은, 위에서 보았을 때, 링(ring) 형태를 가질 수 있다.

2차원 나노물질층(15)에 먼저 복수의 홀(H15)을 형성한 다음, 그 위에 마스크 물질층을 형성하고, 상기 마스크 물질층에 복수의 개구(A15)를 형성함으로써, 도 3b와 같은 마스크층(25)을 형성할 수 있다. 또는, 도 3a와 같은 2차원 나노물질층(15) 상에 마스크 물질층을 형성한 다음, 상기 마스크 물질층에 복수의 개구(A15)를 형성하고, 2차원 나노물질층(15)에 복수의 홀(H15)을 형성함으로써, 도 3b와 같은 구조체를 형성할 수도 있다. 그 밖에도 도 3b와 같은 구조체를 형성하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.

마스크층(25)은 소정의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크층(25)은 실리콘 산화물(SiO₂)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 절연성 폴리머와 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 마스크층(25)은 비교적 얇은 두께, 예컨대, 약 20 nm 내지 70 nm 정도의 두께로 형성될 수 있다. 그에 따라 도 5에 도시된 것과 같은 결과물이 형성될 수 있다. 그러나, 도 5의 구조는 예시적인 것이고, 경우에 따라, 변형 실시될 수 있다.

도 3c를 참조하면, 마스크층(25)에 의해 복수의 홀(H15) 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층(15) 영역 상에 복수의 나노튜브(35)를 형성할 수 있다. 복수의 나노튜브(35)는 성장 방식, 예를 들면, 선택적 성장 방식으로 형성될 수 있다. 복수의 나노튜브(35) 각각은 그 내부에 물질 이동을 위한 통로(P15)를 가질 수 있다.

복수의 나노튜브(35)는 금속 산화물(metal oxide)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노튜브(35)는 산화아연(Zn oxide)으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 복수의 나노튜브(35)는 산화아연(Zn oxide) 나노튜브일 수 있다. 이러한 나노튜브(35)는 홀(H15) 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층(15) 영역 상에 성장 방식으로 용이하게 형성될 수 있다. 그러나, 나노튜브(35)의 물질은 산화아연으로 한정되지 않고, 필요에 따라, 달라질 수 있다. 경우에 따라, 나노튜브(35)는 금속이나 세라믹으로 형성될 수도 있다.

복수의 나노튜브(35) 각각은 약 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 약 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 가질 수 있다. 나노튜브(35)의 외경이 너무 크면, 신경 세포에 손상을 줄 수 있고, 나노튜브(35)의 내경이 너무 작으면, 통로(P15)를 통한 물질(의약 물질) 전달이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 나노튜브(35)는 상기한 바와 같이 약 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 약 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 복수의 나노튜브(35) 각각의 길이는 약 600 nm ∼ 12 ㎛ 정도일 수 있다. 이 경우, 본원 실시예에서 나노튜브(35)가 다양한 기능을 적절히 수행하는데 유리할 수 있다.

2차원 나노물질층(15)이 그래핀층인 경우, 대면적 그래핀층 상에 선택적 성장 방식으로 복수의 나노튜브(35)를 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 제조 공정이 용이하고 소자의 상용화 가능성이 높을 수 있다. 그에 따라, 도 6에 도시된 것과 같은 결과물이 형성될 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따라 서로 다른 내경, 외경 및 높이를 갖도록 형성된 복수의 나노튜브를 촬영한 전자현미경 이미지들이다. 도 7a를 참조하면, 내부가 비어 있으며, 선정된 내경과 외경을 갖는 복수의 나노튜브를 구현할 수 있다. 도 7b를 참조하면, 복수의 나노 튜브의 길이 측면에서도 성장 조건을 변경하여 설계된 길이를 갖도록 복수의 나노 튜브를 성장시킬 수 있다. 또한, 도 7c를 참조하면, 소정의 내경, 외경 및 높이를 갖는 복수의 나노튜브들은 어레이 형태로 균일하게 성장될 수 있다.

다시, 도 3d를 참조하면, 마스크층(25) 상에 복수의 나노튜브(35) 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주도록 배치된 바인딩층(45)을 형성할 수 있다. 바인딩층(45)은, 예컨대, 폴리머(절연성 폴리머)와 같은 유연한 소재로 형성될 수 있다. 바인딩층(45)은 용액 공정을 이용한 코팅 방식 등으로 형성될 수 있다. 바인딩층(45)의 상면은 나노튜브(35)의 상단으로부터 어느 정도 리세스(recess)되어 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 나노튜브(35)는 바인딩층(45)의 표면(상면)에 대하여 그 위쪽으로 어느 정도 돌출될 수 있다. 돌출된 나노튜브(35) 부분은 신경 세포에 삽입되거나 접촉되도록 배치될 수 있다.

다른 실시예에서는 마스크층(25) 상에 바인딩층(45)이 될 절연층을 먼저 형성하고, 복수의 나노튜브(35)가 형성될 관통 홀을 형성한 후, 상기 관통 홀 내부를 통하여 복수의 나노튜브를 성장시킬 수 있다. 이 경우, 상기 절연층으로부터 형성된 바인딩층(45)은 복수의 나노튜브(35)를 형성하고 동시에 이를 지지하는 몰드층으로서 기능할 수 있다.

도 3e를 참조하면, 바인딩층(45) 상에 복수의 나노튜브(35) 중 적어도 일부와 전기적으로 연결된 전극 구조체(55)를 형성할 수 있다. 전극 구조체(55)는 적어도 하나의 전극 패드(55a)를 포함할 수 있다. 또한, 전극 구조체(55)는 전극 패드(55a)와 나노튜브(35)를 전기적으로 연결하는 전극 배선(55b)을 더 포함할 수 있다. 복수의 전극 패드(55a)가 형성될 수 있고, 또한, 복수의 전극 배선들(55b)이 형성될 수 있다. 전극 구조체(55)는 일종의 '전극 어레이 구조'를 포함한다고 할 수 있다.

이후, 2차원 나노물질층(15), 마스크층(25), 복수의 나노튜브(35), 바인딩층(45) 및 전극 구조체(55)를 포함하는 소자 구조체를 기판(5)으로부터 분리할 수 있다. 2차원 나노물질층(15)은 기판(5)과 반 데르 발스(van der Waals) 힘에 의해 결합되어 있을 수 있기 때문에, 기판(5)으로부터 2차원 나노물질층(15)을 용이하게 분리할 수 있다. 그 결과물이 도 3f에 도시되어 있다.

도 3f를 참조하면, 2차원 나노물질층(15), 마스크층(25), 복수의 나노튜브(35), 바인딩층(45) 및 전극 구조체(55)를 포함하는 뉴럴 다기능 소자(150)가 형성될 수 있다.

경우에 따라서, 기판(5)으로부터 2차원 나노물질층(15)을 분리하는 시점은 달라질 수 있다. 예컨대, 전극 구조체(55)를 형성하기 이전에, 즉, 도 3d의 단계에서 기판(5)으로부터 2차원 나노물질층(15), 마스크층(25), 복수의 나노튜브(35) 및 바인딩층(45)을 포함하는 소자 구조체를 분리할 수도 있다. 이 경우, 분리 단계 이후에, 전극 구조체(55)를 형성함으로써, 도 3f와 같은 뉴럴 다기능 소자(150)를 형성할 수 있다.

또한, 필요에 따라서, 도 3f와 같은 뉴럴 다기능 소자(150)를 별도의 다른 기판에 전사할 수도 있다. 이때, 상기 별도의 다른 기판은 플렉서블 기판일 수 있다. 2차원 나노물질층(15)은 초기 기판, 즉, 도 3e의 기판(5)으로부터 분리하기가 용이할 뿐 아니라, 다른 기판으로 전사하는 것도 용이한 이점이 있다. 더욱이, 2차원 나노물질층(15)은 임의의 굴곡을 가지는 기판 표면으로도 전사가 가능한 이점이 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자의 일부를 촬영한 전자현미경 이미지이다. 도 8을 참조하면, 바인딩층 위로 나노튜브가 돌출된 형태를 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자의 일부를 위쪽에서 촬영한 전자현미경 이미지이다. 도 9를 참조하면, 나노튜브들에 연결된 복수의 전극(배선)을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 뉴럴 다기능 소자 상에 신경 세포를 배양시킨 경우를 보여주는 전자현미경 이미지이다. 도 10을 참조하면, 뉴럴 다기능 소자의 전극 어레이 구조 상에 신경 세포들과 신경 돌기들이 얽혀 있는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 신경 세포로의 물질(의약 물질) 전달을 함께 수행할 수 있는 뉴럴 다기능 소자를 구현할 수 있다. 하나의 소자를 이용해서, 전극 배선 구조를 통해 적절한 전기적 신호를 인가함으로써 신경 세포에 대한 전기적 측정/자극을 수행하면서 물질 전달을 함께 수행하거나 전기적 신호를 수신함으로써 반대로 신경 세포로부터의 전기적 반응을 측정할 수 있으며, 이러한 과정이 실시간으로 이루어질 수 있어 측정이 용이해지고 측정 정확도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 신경 세포에 소정의 물질(의약 물질)을 전달하면서 그에 대한 반응을 전기적 방식으로 용이하게 측정은 신경 세포에 대한 연구/실험을 용이하게 수행할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 소정 약물에 대한 평가 또한 용이해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 2차원 나노물질을 이용해서 플렉서블 소자 형태로 용이하게 제조될 수 있는 뉴럴 다기능 소자를 구현할 수 있기 때문에, 상기한 뉴럴 다기능 소자의 활용도 및 적용 분야를 확장하는데 유리할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 뉴럴 다기능 소자는 '뉴럴 네트워크 소자'라고 지칭할 수도 있다. 상기 뉴럴 다기능 소자는 단일 세포 단위로 세포 내 신호를 측정하고 의약 물질 전달까지 동시에 가능한 유연한 다채널 소자일 수 있고, 약물 스크리닝, 치료제 개발, 어레이를 이용한 신경 세포 네트워크 측정, 의료 기기 개발, 인공 신경 조직 구현 등에 활용될 수 있다. 그 밖에도, 의약 물질 전달 및 전기 신호 측정(또는 자극 인가)이 필요한 다양한 의공학 소자 분야에 복합적으로 응용될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 실시예들에 따른 뉴럴 다기능 소자 및 그 제조 방법이, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
5 : 기판 10, 15 : 2차원 나노물질층
20, 25 : 마스크층 30, 35 : 나노튜브
40, 45 : 바인딩층 50, 55 : 전극 구조체
50a, 55a : 전극 패드 100, 150 : 뉴럴 다기능 소자
A10, A15 : 개구 C1 : 신경 세포
H10, H15 : 홀 M1 : 물질
P10, P15 : 통로 S1 : 받침대

Claims

복수의 홀이 형성된 2차원 나노물질층;
상기 2차원 나노물질층 상에 배치된 것으로, 상기 복수의 홀을 각각 노출시키는 복수의 개구를 갖고, 상기 개구는 그에 대응하는 상기 홀 보다 큰 직경을 갖고 상기 홀 주변의 상기 2차원 나노물질층 영역을 노출시키도록 형성된 마스크층;
상기 마스크층에 의해 상기 복수의 홀 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층 영역 상에 각각 수직하게 배치된 것으로, 내부에 물질 이동을 위한 통로를 갖는 복수의 나노튜브(nanotube);
상기 마스크층 상에 상기 복수의 나노튜브 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주도록 배치된 바인딩층; 및
상기 바인딩층 상에 상기 복수의 나노튜브 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체를 포함하고,
상기 복수의 나노튜브는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 상기 통로를 통한 신경 세포로의 물질 전달을 수행하도록 구성된,
뉴럴 다기능 소자(neural multifunctional device).
제 1 항에 있어서,
상기 2차원 나노물질층은 그래핀을 포함하는 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 금속 산화물로 형성된 뉴럴 다기능 소자.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 산화아연(Zn oxide)으로 형성된 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브 각각은 220 nm ∼ 2 ㎛ 범위의 내경 및 330 nm ∼ 2.5 ㎛ 범위의 외경을 갖는 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브 각각은 600 nm ∼ 12 ㎛ 범위의 길이를 갖는 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 상기 바인딩층의 표면에 대하여 돌출된 형태를 갖는 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 바인딩층은 폴리머를 포함하는 뉴럴 다기능 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 뉴럴 다기능 소자는 플렉서블 소자(flexible device)인 뉴럴 다기능 소자.
기판 상에 2차원 나노물질층 및 마스크층이 순차로 배치된 적층체를 마련하되, 상기 2차원 나노물질층은 복수의 홀을 갖고, 상기 마스크층은 상기 복수의 홀을 각각 노출시키는 복수의 개구를 가지며, 상기 개구는 그에 대응하는 상기 홀 보다 큰 직경을 갖고 상기 홀 주변의 상기 2차원 나노물질층 영역을 노출시키도록 상기 적층체를 마련하는 단계;
상기 마스크층에 의해 상기 복수의 홀 주변에 노출된 상기 2차원 나노물질층 영역 상에 각각 수직하게 배치된 것으로, 내부에 물질 이동을 위한 통로를 갖는 복수의 나노튜브(nanotube)를 형성하는 단계;
상기 마스크층 상에 상기 복수의 나노튜브 사이 및 주변 영역을 주어진 높이까지 메워주는 바인딩층을 형성하는 단계; 및
상기 바인딩층 상에 상기 복수의 나노튜브 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되도록 배치된 전극 구조체를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 나노튜브는 신경 세포에 대한 전기적 측정 및 자극 인가 중 적어도 하나 및 상기 통로를 통한 신경 세포로의 물질 전달을 수행하도록 구성된,
뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 바인딩층을 형성하는 단계 후 또는 상기 전극 구조체를 형성하는 단계 후,
적어도 상기 2차원 나노물질층, 상기 마스크층, 상기 복수의 나노튜브 및 상기 바인딩층을 포함하는 소자 구조체를 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 2차원 나노물질층은 그래핀을 포함하는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 금속 산화물로 형성하는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 산화아연(Zn oxide)으로 형성하는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 나노튜브는 상기 바인딩층의 표면에 대하여 돌출된 형태를 갖는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 바인딩층은 폴리머를 포함하는 뉴럴 다기능 소자의 제조 방법.