DGIST(총장 국양)는 최홍수 교수 연구팀이 원하는 부위에서 고열치료와 약물방출 조절이 가능한 생분해성 마이크로로봇을 개발했다고 27일 밝혔다.

마이크로로봇은 지름 1mm 이하의 로봇. 자기장으로 제어하며 나노 기술의 발달로 빠르게 발전하고 있다. 의료 분야에 많이 활용되며 기존 장비들이 접근하지 못한 부위까지 진입이 가능해 진단과 치료 효능을 높이고 있다.

항암치료는 약물과 고열치료, 방사선, 수술 등의 방법이 활용된다. 약물치료는 가장 많이 쓰이는 방법이지만 몸속 기능에 의해서만 전달돼 원하는 양만큼 특정 부위에 정확히 전달하기 어렵다는 단점이 있다. 고열치료는 부작용이 적어 최근 각광받는데 이 역시 특정 부위에 정확히 고열을 전달하기는 어렵다.

연구팀은 3D레이저 리소그래피(짧은 빛의 파장으로 정밀도 높은 패턴 생성) 공정으로 자성나노입자와 약물을 탑재할 수 있는 3차원 생분해성 마이크로로봇을 개발했다.

마이크로로봇을 몸 속에 사용하려면 사용후 체내에서 분해되거나 회수해 추가적 유해 효과가 적어야 한다. 이에 연구팀은 마이크로로봇의 소재를 생분해성 폴리머로 제작해 체내에서 사용된 이후 부작용없이 생분해되도록 설계했다. 또 외부자기장을 이용한 무선제어방식으로 체내에서 빠르고 정밀하게 약물을 이송 가능케 했다.

특히 원하는 부위에 도달한 로봇에 고주파의 교반자기장(강도 H와 역방향 강도 -H 사이를 시간과 함께 주기적으로 변화하는 자기장)을 걸어주면 마이크로로봇에 실린 자성나노입자로부터 발생된 열이 주변의 온도를 올려 국부 고열치료를 수행할 수 있도록 설계했다.

추가로 교반자기장의 강도와 노출시간을 조절해 약물 방출을 정확하게 조절할 수 있도록 했다.

연구팀은 개발된 마이크로로봇으로 체외에서 배양한 암세포에 고열치료를 해본 결과 고열치료가 암세포에 치료에 유의미한 효과가 있음을 확인했다. 약물방출모드의 치료적 효능도 확인하는데 성공했다.

최홍수 교수는 "이번 연구를 통해 기존의 암세포 치료방법의 단점을 개선시켜 암세포 치료의 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다"며 "앞으로도 지속적으로 병원, 관련 기업과 후속 연구를  진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템을 개발하겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 박종언 로봇공학전공 학위연계과정학생이 제1저자로, 김지연 마이크로로봇연구센터 선임연구원이 교신저자로 참여했다. 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부의 지원으로 수행됐으며 결과는 국제과학학술지 'Advanced Healthcare Materials'에 22일 게재됐다.