플라스틱 케이스를 가진 이 미니 로봇은 길이가 2cm이고, 지름이 1cm인 원통형 형상을 가지고 있다. 이 로봇은 외부 자기장을 인가해 몸속에서 제어가능하다. 지금까지 삼키는 형태의 미니 로봇은 있었지만, 이러한 미니 로봇의 역할은 대부분 신체 내부에서 영상을 촬영하는 정도에 그쳤다.

리츠메이칸대의 마사키 마키카와(Masaaki Makikawa) 교수에 따르면, 이 새로운 시작품 로봇은 어떤 경우에 수술할 필요 없이 내부에서 치료를 수행할 능력을 가진다. 연구자들은 이미지 촬영 기능, 약 전달 시스템, 조직 샘플을 채취하기 위한 소형 핀셋 등의 특징을 구비하는 5가지 다른 시작품을 개발했다.

이 미니 로봇은 고출력의 전조등을 가지고 있진 않아서 과학자들은 탐사하기 이전에 미리 원하는 부위에 대해 핵 자기 공명 영상에 기초해 조작한다. 획득된 센서 및 이미지 데이터는 미니 로봇에 부착된 2mm 지름의 케이블을 통해 컴퓨터로 전달되며, 체내에서 길을 잃었을 때 안전선으로 작용할 수 있다. [전문바로가기]

◆ 개개 표면 원자 확인

ⓒ2005 HelloDD.com

유리, 스티로폼, 젤라틴으로 각각 제조된 구조물이 있을 때, 촉각을 이용해 구분해 낼 수 있는가? 대부분의 사람들은 이를 아주 쉽게 구별할 것이다.

하지만, 이와 같은 방식으로 나노 수준에서 표면의 상이한 원자를 확인하는 일은 상당히 어려웠으나, 원자 힘 현미경(atomic force microscope (AFM).)의 발전에 힘입어 상온에서 최초로 표면 원자의 구성이 최근 확인될 수 있었다.

연구진은 AFM을 이용하여 표면 원자 및 구조를 이미징하고 조절할 수 있었다. 이미징의 경우, 유연한 캔티레버(cantilever)에 부착된 현미경의 날카로운 진동 팁이 표면을 주사하게 된다.

팁의 말단에 위치한 원자는 기저 표면의 개개 원자와 임시적인 화학 결합을 형성함으로써 이들간의 상호작용을 인지하게 된다. 이러한 화학적 상호작용은 팁의 진동 주파수(vibration frequency)를 미묘하게 변화시킴으로써, 표면 원자의 구성이 탐지된다.

최근 일본 오사카 대학(Osaka University`s Graduate School of Engineering) 오스카 커스탄스(Oscar Custance) 연구진은 실리콘, 주석, 납 원자로 구성된 합금 표면(alloy surface)에서 각각을 구분하기 위해 AFM 팁과 표면원자간의 단거리 화학 상호작용력(short-range chemical forces)을 이용했다(Nature 2007, 446, 64).

이번 연구 결과는 표면과학, 촉매 분야에 커다란 파급효과를 미칠 것이며, 이 주제에 대한 타연구진의 참여가 가속화될 전망이라고 런던 나노테크놀로지 센터 및 런던 대학 (London Centre for Nanotechnology and University College London)의 물리학자 알렉산더 슐저(Alexander Shluger)는 말했다. [전문바로가기]

◆ 형광 검출 디바이스를 통한 바이오칩 소형화 기술

최근 가정에서 당뇨병을 검사하기 위한 혈당치 계측기와 요당계 등이 시판되고 있다. 시판되고 있는 요당계의 크기는 전자 체온계와 비슷한 정도다. 측정 방법은 전기 화학을 이용한 방법이며, 전기 화학 디바이스를 매우 작게 만들 수 있다는 점이 장점이라고 할 수 있다.

그에 비해 광 검출형 디바이스는 아직 이러한 용도에 사용되고 있지 않다. 광 검출 방식의 일반적인 특징은 고감도로 다파장 동시 계측이 가능하다는 점이다. 모 기업 관계자는 광 검출법의 장점을 인정하지만 장치 자체를 컴팩트형으로 만들기 어렵다는 이유 때문에 전기 화학 디바이스를 선택하고 있다고 설명한다.

이러한 문제를 극복하기 위한 가능성의 일환으로, 일본 산업기술총합연구소, 일렉트로닉스 연구 부문은 새로운 방식의 집적형 형광 검출 디바이스를 개발 중이다. 이 디바이스 기술은 작은 검출기와 마이크로 렌즈 및 광통신용 컴팩트 광원을 조합해, 광학계 전체의 크기를 대폭 줄일 수 있다. 현재, 이들 구성 요소와 바이오 칩을 조합하여 재택 진단용 전기 영동 장치를 개발하는 연구가 진행 중이다.

이러한 연구는 바이오 계측 분야와 전자 및 광학 디바이스 제조 분야를 융합하는 새로운 기술 분야라고 할 수 있다. 연구팀은 이 논문을 통해 집적형 형광 검출 디바이스의 제작과 평가 결과에 대해 보고하였다.

이 집적 시스템에는 SiO2/Ta2O5 적층 구조를 가진 광학 간섭 필터가 내장되어 있으며, 수소화 비정질 실리콘으로 제작된 핀 다이오드가 형광 검출기로 사용된다. 논문에서 보고된 디바이스의 검출 한계는 7nM이며, 고속 검출이 가능한 것이 특징이다. [전문바로가기]

◆ 3차원 비디오 게임으로 우울증 치료

영국의 런던 유니버시티 칼리지에서 개발된 3차원 비디오 게임은 단순한 놀이 도구가 아니다. 이 게임은 아직도 정확한 기능이 알려지지 않은 인간의 뇌를 연구하기 위한 연구용 테스트베드로 개발됐다.

이 게임은 실제와 비슷한 환경을 제공하는 3차원 가상현실 게임으로, 게임 중 공간 기억에 대한 게이머들의 뇌 작동 기제를 분석하여 우울증과 해마 사이의 관계를 도출하기 위한 목적에서 개발됐다.

미국 국립 보건 연구원인 NIMH의 네다 굴드(Neda Gould) 등을 비롯한 학자들은 이 비디오 게임을 이용하여 우울증을 앓는 사람은 그렇지 않은 사람과 비교하여 게임 점수가 낮음을 보였으며, 이는 뇌 안의 해마가 제대로 동작하지 않기 때문일 가능성이 있다고 최근 밝혔다.

기존 연구에 따르면, 우울증 등을 앓는 사람들은 그렇지 않은 사람보다 해마의 크기가 작은 것으로 알려져 있다. 또 다른 연구들은 우울증 환자에게 기억력 문제가 있을 수 있음을 시사한 바 있었다.

이번 연구는 해마와 우울증 사이의 불명확한 관계에 대해 좀 더 확실한 증거를 제시한 것으로 평가 받았다. 굴드는 3차원으로 설계되는 비디오 게임 자체가 공간 개념과 해마 기능 측정의 잣대로 적당한 도구라고 주장했다.

특히 해마와 우울증 사이의 관계를 밝히는데 좋은 도구가 될 수 있다는 것이다. 좀 더 나아간다면 비디오 게임이 우울증 치료를 위해서 사용될 가능성도 없지 않으며, 질병의 유전적, 생물학적, 환경적 요인을 밝히는데도 도움이 될 것으로 보인다. [전문바로가기]
[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향]