국내 연구진이 신개념 의료기기 기술을 속속 선보이며 차세대 의료기기 상용화 가능성을 높이고 있다.

20일 업계에 따르면 국내 연구진이 암세포에 많은 과산화수소 감지 조영기술, 스마트섬유 용 '나노 실' 대량생산법, 기관지내 낀 이물질 꺼내는 내시경 로봇 시스템 등을 잇따라 개발하는데 성공했다.
 
한국기초과학지원연구원 홍관수·조지현 박사팀은 최근 미국 텍사스주립대 세슬러 교수 연구팀과 함께 종양의 과산화수소에 반응해 신호를 발생시키는 이미징 프로브(분자 화합물)를 개발했다.

이번에 개발한 이미징 프로브는 MRI(자기공명영상)와 광학 영상기술을 결합, 특정 분자 표적과 상호작용하면 신호를 나타내는 원리로 작동한다.

암세포에서 과발현되는 과산화수소를 통해 암세포만 선택적으로 표적할 수 있다.

연구팀은 암 세포주와 종양 조직에서 과산화수소가 정상세포보다 각각 4.5배, 5.8배 높게 나타나는 모습을 확인했다. 이미징 프로브 적용 결과 형광 신호와 MRI 신호가 각각 15배, 60배 향상됐다.

연구팀은 생체 적합성에도 문제가 없었으며 생체 내 실시간 암 진단 기술과 치료제 개발에 기여할 것으로 기대했다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 박인규 교수는 최근 고려대 세종캠퍼스 안준성 교수, 한국원자력연구원 정용록 박사, 한국기계연구원 정준호 박사와 함께 스마트 섬유용 금속·세라믹 나노리본 얀(꼬임 가닥 구조의 실)을 개발했다.

스마트 섬유는 섬유에 디지털 정보 기술이 결합한 미래형 섬유로 사물인터넷 기술이나 웨어러블 전자기기, 생체 의료 기기 등 소재로 주목받고 있다.

연구팀은 폴리머(고분자 화합물) 위에 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기 패턴을 새길 수 있는 공정을 이용해 나노 금형(나노 패턴이 있는 기판)을 만든 뒤 그 위에 금속을 증착했다.

이어 플라스마 공정으로 금형을 식각, 공중에 뜬 형태의 금속 나노리본을 제작했다.

이어 기판과 접착력이 약해진 나노리본을 얀 형태로 꼬아 나노리본 얀을 제작했다.

금속·세라믹 단일 물질로 된 나노섬유를 만들어 낸 것은 이번이 처음이라고 연구팀은 설명했다.

금·팔라듐·니켈·알루미늄·백금 등 다양한 소자로 제작할 수 있으며 수소·암모니아 등 그린 가스 감지 센서, 물 전기분해·마찰전기 나노 발전기 등 친환경 에너지 소자 등에 적용할 수 있다.

연구팀은 개발된 금속·세라믹 나노리본 얀 제작 기술이 스마트 기능성 나노섬유 제작 공정의 본질적인 문제인 소재 다양성과 대량 생산의 어려움을 해결할 수 있고 추후 센서·에너지 소자를 포함한 다양한 나노 전자 소자 제작에 활용될 수 있을 것으로 내다봤다.

한국기계연구원 김기영 책임연구원은 최근 충남대병원 장재원 교수와 함께 자유자재로 방향 조정이 가능한 내시경 겸자(내시경 카메라 장비에 삽입되는 얇고 가느다란 기구로 끝이 그리퍼 모양으로 돼 있음)와 안구 위치 추적·페달 기능을 통합한 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발했다.

연구팀은 의료 분야에 쓰이는 연성 기관지 내시경(얇고 유연한 튜브로 구성돼 있으며 내시경 끝에는 소형 카메라와 LED 등이 장착돼 있음)에 카메라 방향을 조절할 수 있는 로봇 기술을 결합해 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발했다.

내시경 겸자 그리퍼에는 관절을 붙인 뒤 와이어를 이어 관절의 방향을 상하좌우로 조정할 수 있도록 했다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절, 이물질을 쉽게 제거할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

또 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋 페달 장치 기술도 통합했다.

내시경 카메라가 이리저리 굽어 꺾이거나 직진, 회전하는 등 자유자재로 움직이면서 이물질이 위치한 방향에 도달할 수 있고, 의료진은 보조 인력의 도움 없이 스스로 조작 가능하다.

기존 기관지 내시경 겸자 기구는 관절이 없어 방향 조절이 어려웠고 연성 내시경 또한 의료진이 양손을 사용해 이물질을 제거해야 해 보조자의 도움이 필요했다.

연구팀은 실제 미니돼지를 이용한 임상실험에서 기관지 내 이물질 제거에 성공했다.

연구팀은 개발한 로봇 시스템이 기존 수술 방법보다 부작용이 적고 효과적이라고 기대했다.