한국보건산업진흥원(이하 진흥원)은 한국마이크로의료로봇연구원과 전남대학교 로봇연구소 공동연구팀이 질환에 따라 로봇 형상이 최적화된 질환 맞춤형 의료용 마이크로로봇을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 의료용 마이크로로봇은 나노미터(nm)부터 밀리미터 사이의 크기를 가지며, 신체 내의 질병 부위에만 정확하게 약물을 전달할 수 있는 의료용 미세로봇이다.
최근 마이크로로봇이 환자의 부작용은 최소화하면서도 인체에 치료가 필요한 부위에 약물을 전달하는 기술로 각광을 받고 있다.
그러나 관련 연구는 인체에 적합한 소재개발과 치료제 전달 기술개발에 집중돼 있고, 치료제 전달 효율을 높이기 위한 마이크로로봇 형상 관련 기술개발이 반드시 필요하지만, 아직까지는 미개척분야이다.
공동연구팀은 질환별 특성(주변 환경)과 치료제 탑재 능력을 고려해 치료제 전달 효율을 극대화한 질환별 맞춤형 의료용 마이크로로봇을 처음으로 제안하고, 기존 치료 방법 대비 질환 치료 효과가 월등함을 검증했다.
먼저, 대상질환(간종양, 무릎연골손상)에 따라 맞춤형 마이크로로봇 형상을 설계하고, 체내에서 분해 가능한 다공성 시트에 자성나노입자를 표면에 부착해 제작한 후 각 질환별 치료제를 탑재시켰다.
각 질환별 치료제를 탑재한 맞춤형 마이크로로봇은 질환 부위로 정밀하게 전달된 후 치료 효과를 극대화할 수 있음을 확인했다.
결과적으로, 간종양색전(고형암) 치료에서는 빠른 속도의 혈류를 이겨내고 치료제 전달이 가능한 ‘타원체형 마이크로로봇’이 적합하며, 무릎연골재생 치료의 경우는 손상된 연골 부위에 고농도의 세포 치료제를 직접 전달 할 수 있는 ‘원형 마이크로로봇’(타원체 대비 25% 증가)이 적합함을 확인했다.
국내 마이크로의료로봇 분야를 이끌어 온 박종오 한국마이크로의료로봇연구원장은 “이번 연구결과는 질환별 치료제 전달을 위한 맞춤형 마이크로로봇 모델을 최초로 제시했다는 데 그 의미가 있으며, 향후 전반적인 마이크로의료로봇 분야에 활용될 예정”이라며 “한국은 마이크로의료로봇 분야에 글로벌경쟁력을 가지고 있으며, 이번 연구도 한국의 기술우위를 보여주는 좋은 예”라고 말했다.
이번 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 ‘마이크로의료로봇 실용화기술개발사업’으로 수행됐으며, 미국화학회의 나노 응용분야의 저명 학술지인 ‘ACS Nano’에 2021년 1월 26일에 게재됐다.
