인체 삽입 질병치료 3차원 마이크로 로봇 세계 첫 개발

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몸속에 들어가 특정 부위에 치료약물을 전달하는 3차원 구조물 형태 마이크로 로봇이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다.

최홍수 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공 교수는 최근 인체 내 특정 위치에 정확히 줄기세포와 치료약물을 전달할 수 있는 의료용 마이크로 로봇을 개발했다고 6일 밝혔다.

세계 최초로 3차원 구조물 형태의 마이크로 로봇이 개발됐다. 이 로봇은 향후 약물을 품고 우리 몸속에 들어가 특정 부위를 치료하는데 활용될 전망이다.
<세계 최초로 3차원 구조물 형태의 마이크로 로봇이 개발됐다. 이 로봇은 향후 약물을 품고 우리 몸속에 들어가 특정 부위를 치료하는데 활용될 전망이다.>

이 연구는 최 교수 주도로 문제일 DGIST 뇌과학전공 교수와 브래들리 넬슨 스위스연방공대 교수, 장리 홍콩중문대 교수 연구팀이 공동 연구했다.

의료용 마이크로 로봇은 기존 진단 및 치료방식에 비해 국소부위 접근이 쉬워 세계적으로 연구가 활발하지만 마이크로 크기 구조물 제작기술의 한계로 실제 구조물을 만들기는 쉽지 않다. 특히 이번처럼 완벽한 3차원 구조물은 세계 최초다. 기존에 개발된 마이크로 로봇은 일차원 구조물을 스프링처럼 말아서 3차원처럼 만든 스프링(helical) 타입이었다.

또 지금까지 마이크로 로봇 연구는 주로 마이크로 로봇의 위치제어 및 이동에 초점이 맞춰져 인체 내에서 진단과 치료, 수술 등 실제적 응용에는 한계가 있다.

최 교수팀이 개발한 의료용 마이크로 로봇은 니켈이라는 자성물질과 생체적합성 재료인 티타늄을 코팅한 3차원 구조물이다. 자기장으로 위치와 방향을 제어할 수 있도록 니켈을 증착했다. 생체 내에 적용하기 위해 생체적합성 물질인 타이타늄을 구조물 외곽에 증착했다.

이렇게 제작한 마이크로 로봇은 자기장 제어 시스템을 이용, 인체 내에서 정밀한 위치 탐색과 방향제어가 가능하다. 3차원 구조물에 붙은 치료 목적의 세포와 약물을 특정 위치에 정확히 전달할 수 있다.

최홍수 교수는 “치료목적을 달성한 마이크로 로봇은 몸속에서 녹아 없어지거나 생체에 최적화된 재료를 활용해 몸속에 머물러도 되는 방향으로 추가적인 연구를 진행하고 있다”고 말했다.

마이크로 로봇은 혈관과 뇌, 눈 등 액체로 채워진 신체기관에 줄기세포 또는 치료약물을 전달해 치매나 망막변성, 관절, 암, 당뇨병 등 질환을 치료하는 데 효과적으로 활용할 수 있다. 적정한 약물을 원하는 위치에 전달하기 때문에 약물과다로 인한 부작용도 막을 수 있을 것으로 기대된다.

이 로봇 적용범위는 앞으로 동물실험과 임상시험 과정에서 확대할 계획이다.

최 교수는 “이번에 개발한 마이크로 로봇을 치료에 직접 활용하기 위해서는 아직 연구가 더 필요하지만 향후 체내 세포 및 약물 이식 치료분야를 연구하는 초석이 될 것”이라고 말했다.

DGIST 특성화지원 융합과학중점센터운영사업과 한국연구재단 신진연구자지원사업의 지원을 받아 수행한 이 연구는 최근 세계적 재료공학 국제학술지인 `어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)` 온라인판과 `머티리얼스뷰즈 웹(materialsviews.com)`에 게재됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com