△ 신개념 의료용 로봇 기술이 잇따라 등장하고 있다.

국내에서 의료용 로봇 기술이 잇따라 개발돼 상용화가 기대되고 있다.

14일 의료계 등에 따르면 국내 연구진이 최근 자기장 기반 의료용 마이크로로봇, 생체 부산물 연료로 스스로 움직이는 세포로봇 등의 개발에 성공했다.

고려대 세종캠퍼스 전자정보공학과 김성훈 교수 연구팀은 최근 자기입자영상(MPI, Magnetic Particle Imaging) 기술을 기반으로 한 '올인원 전자기 테라노스틱스 마이크로로봇 플랫폼'을 개발했다.

기존 의료용 마이크로로봇은 CT, X-ray, 광학카메라와 같은 외부 장비를 통해 인체 속 위치를 추적해야 했고 이로 인한 방사능 노출과 비용이 문제로 지적돼 왔다.

이번에 개발한 2∼3㎜ 크기의 마이크로로롯은 피폭 없이 MPI 신호를 받아 인체 내에서 목적지까지 이동할 수 있으며, 실제 위치도 확인할 수 있다.

암세포가 있는 목적지에 도착한 로봇이 스스로 45도 내외로 온도를 높여 암세포를 공격할 수도 있다.

정밀 온열 자극 기술을 통해 선택된 영역에서만 자성 열 치료를 수행하도록 해 정상 세포조직의 손상을 최소화하는 선택적 치료 효과도 검증했다.

기존에 각 체계가 분산돼 있던 것을 센싱, 고정밀 위치 제어, 발열제어, 약물전달·치료 등의 기능을 하나의 시스템에 구축한 것이 이번에 개발한 플랫폼의 핵심 장점이라고 김 교수는 설명했다.

연구팀은 마이크로로봇이 실제 혈류 환경을 모사한 3차원 유동 시스템에서 안정적으로 작동하는 것을 확인했다.

연구팀은 진단과 치료 기능을 각각 분리하여 수행하던 기존 의료시스템의 한계를 극복하고 단일 플랫폼에 통합할 수 있는 가능성을 입증한 첫 사례로 향후 장기 생체실험 등을 통한 실용화 연구를 본격적으로 추진하겠다는 계획이다.

한국과학기술원(KAIST) 화학과 최인성 교수팀은 최근 외부 동력 장치나 복잡한 기계 구조 없이 세포 기반 시스템으로 자율적으로 이동하는 세포 로봇을 만들었다.

연구팀은 우선 생명체 스스로 물질을 만들어내는 효모에 주목했다.

효모(이스트)는 포도당을 분해해 에너지를 얻는 대사 과정에서 알코올(에탄올)을 부산물로 생성하는데, 이때 생성된 알코올을 활용해 효모 표면에 나노미터 두께의 껍질을 만들었다.

알코올 산화효소 등을 통해 효모의 포도당 분해 반응을 유도하는 방법으로 세포를 감싼 껍질 구조를 만들고 여기에 생체 부산물인 요소(사람과 동물 체내에서 단백질을 분해하면서 생기는 노폐물)를 분해하는 효소를 붙여 세포의 움직임을 관찰했다.

요소를 분해하는 효소가 촉매 역할을 해 세포로봇이 스스로 움직일 수 있도록 구동력을 만든다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 세포 주위에 존재하는 생체부산물을 통해 자가 추진하는 생체 친화적인 기술로 생체 내 정밀 약물 전달시스템 등에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

경희대 박윤석 교수팀은 최근 인간의 대동맥 판막 구조를 모사한 소프트 심장 밸브와 고정밀 심혈관 시뮬레이터를 개발했다.

3개의 판막엽으로 구성된 심장 대동맥 판막은 수축·이완기 심장 박동에 따라 혈액을 한 방향으로 흐르게 하는데 이 3엽 구조를 닮은 자성 심장판막과 소프트 자성 밸브가 외부 자기장의 세기와 방향에 따라 마치 대동맥 판막처럼 자연스레 열리고 닫히게 된다.

유연성과 복원력이 우수한 탄성 고분자에 강한 자성을 가진 입자를 균일하게 혼합, 외부 자기장에 따라 형태가 변하며 개폐 동작을 정밀하게 제어할 수 있다.

심박수 300bpm의 극단적 조건에서도 안정적으로 동작할 수 있는 수준으로, 유아부터 성인의 혈압 파형을 1mmHg 이내 오차로 정밀하게 재현 가능하다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 자기장을 통해 실시간으로 유체의 흐름과 압력을 제어함으로써 비정상적인 맥압 파형까지도 세밀하게 모사할 수 있어 생체모사 시스템과 의료용 시뮬레이터, 휴머노이드 로봇 심장 개발 등에 활용할 수 있을 것으로 내다봤다.

Tag

#마이크로로봇#세포로봇# 자기장#한국과학기술원#고려대세종캠퍼스