영화 속 '나노봇', 현실화 가능?‥'의료' 접목 로봇들 등장

세포치료, 인공장기 등 재생의학 분야서 적용 활발
연구 개발 뿐아니라 실제 기업 기술이전 통한 상용화 기대↑

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[메디파나뉴스 = 박선혜 기자] 최근 상영한 영화 '승리호' 속에는 생태계를 재생시킬 수 있는 최첨단 나노봇(nanobot)이 등장한다. 이러한 마법같은 기술이 현실화된다면 어떨까.

 

최근 나노봇(혹은 마이크로로봇)을 '의료'에 접목해 동물실험에서 효과를 보였다는 연구 결과들이 속속 등장하면서 실제 상용화에 대한 기대가 높아지고 있다.

 

특히 나노봇으로 줄기세포를 특정 환경이나 신호에 노출해 뼈, 지방, 근육, 심근, 혈관, 연골 등 원하는 조직으로 분화를 유도하려는 연구들이 인공장기나 세포치료 등을 위한 재생의학 분야에서 활발하게 나타나고 있다.

 

3일 과학기술정보통신부는 강희민, 김영근 교수(고려대학교 신소재공학부) 공동 연구팀이 임플란트 소재 표면에서 실시간 원격제어로 생체내 세포의 부착과 분화를 조절할 수 있는 '자성 나노코일 시스템'을 개발했다고 밝혔다.

 

연구진은 마치 용수철처럼 자기장에 의해 길이가 늘어났다가(원래 길이의 126%) 자기장 인가를 멈추면 다시 원래 길이로 돌아오는 1μm 남짓(두께 70nm)한 나선형 합금 나노코일을 제작했다.

 

이를 실제 쥐에 이식한 후 살펴본 결과, 외부에서 자기장을 인가해 생체 내 삽입된 나노코일을 늘어나게 한 경우 줄기세포의 부착이 촉진됐고 줄기세포의 골분화도 촉진된 것을 확인했다.

 

연구진은 "원격으로 원하는 시점에 줄기세포 분화를 위한 자극을 전달할 수 있는 나노코일 시스템의 구동을 동물모델에서 검증했다"며 "향후 생체 내 줄기세포 정밀제어 연구의 단초가 될 것으로 기대된다"고 말했다.

 

국내에서 다양한 마이크로로봇 연구를 도출해 내고 있는 대구경북과학기술원(DGIST)의 개발 결과들도 눈길을 끌고 있다.

 

최홍수 교수 연구팀은 외부 자기장을 통한 무선제어로 세포나 약물을 낭비 없이 정교하게 전달 가능한 '신경세포 타깃 마이크로로봇'을 개발했다.

 

이 마이크로로봇은 해마 신경세포를 몸체에 배양 후 이동시키면 신경세포들 사이를 연결해 신경망을 이어준다. 이는 세포나 약물의 낭비 없이 원하는 세포를 타깃할 수 있고 향후 치매, 뇌전증과 같은 신경계 질환 치료에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

 

또한 연구팀은 필요한 부위에 안정적으로 약물 전달이 가능한 '바늘형 마이크로로봇'도 선보였다.

 

금속박막 증착기술을 이용해 자성물질(Ni)과 생체적합물질(TiO2)을 증착한 마이크로로봇은 항암제 탑재 능력이 우수하고 기존보다 유체 저항을 최대 6배 더 견딜 수 있어 자유롭게 몸 속 이동이 가능하다. 

 

즉, 마치 표적항암제와 같이 원하는 종양을 타깃해 사멸하면서도 기존 약물치료에 비해 효과적인 약물방출로 부작용도 덜 수 있다.

 

최홍수 교수 연구팀은 해당 연구결과들을 토대로 장기적 동물실험과 관련 병원 및 기업과의 후속 연구를 통해 실제 의료 현장에서 활용할 수 있는 시스템을 개발중이다.

 

이 외에도 마이크로로봇 기술이전으로 실제 상용화 가능성을 제시한 기업도 있다.

 

바이오트 코리아는 지난 해 한국마이크로의료로봇연구원, 전남대병원 교수팀과 산·학·연·병 기술협력을 통해 무릎연골을 재생시키는 마이크로로봇 '스템셀 네비게이터'를 개발했다.

 

스템셀 네비게이터는 체내에서 분해가 가능한 생분해성 재료로 만들어졌으며, 동물실험 결과 많은 수의 줄기세포를 손상된 연골로 정밀하고 안정적으로 전달함으로써 연골을 재생시킬 수 있다는 것을 확인했다.

 

연구진은 "무릎 연골에 20% 이하만 전달되는 기존 줄기세포 주사법에 비해 최고 95%까지 손상된 연골 부위에 정확하게 전달할 수 있다"며 "향후 신경계질환에도 적용 가능하다"고 설명했다.

 

바이오트코리아와 연구팀은 스템셀 네비게이터의 기술력을 보다 고도화하는 한편, 인력을 보강을 통해 오는 2022년에 계획 중인 관절염 분야 해당 기술의 성공적인 사업화를 진행할 방침이다.

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