체내에서 임무 수행하고 스스로 없어지는 다기능 소프트 의료로봇 개발
- 형상 변화, 생체 적합성 및 분해성, 체내 실시간 추적 등 가능 -
□ 인체 내에서 자유자재로 형상이 변화하고, 염증 없이 녹아 없어지는 새로운 형태의 소프트 의료로봇이 개발됐다.
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 고광준 교수(조선대학교)와 한국마이크로의료로봇연구원(원장 박종오), 최은표 교수(전남대학교) 공동연구팀이 외부 환경(습도, 화학성분, 근적외선, 고주파 가열, 온도, 자기장)에 따라 움직이며 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 소프트 마이크로 의료로봇 개발에 성공했다고 밝혔다.
□ 현재까지 개발된 소프트 로봇의 경우 형상 변화를 이용한 생체모방* 움직임을 구현하는 데 연구가 집중되어 있어 응용 분야가 극히 제한적이었다.
* 생체 모방 : 자연의 살아 있는 생물의 행동이나 구조, 그들이 지니고 있는 물질들을 모방하는 것.
○ 특히, 재료적 한계로 인해 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 확보가 어려워 비침습적 방법으로 병을 진단 및 치료하고 이에 맞는 형상 변화와 구동, 자극 등을 고려해야 하는 의생명 응용 분야에 소프트 로봇을 적용하기에는 한계가 있었다.
□ 이에 연구팀은 체내에서 분해 가능한 천연고분자*(키토산)와 자기 반응 재료인 자성나노입자를 재료로 활용, 기존 소프트 로봇의 부드러운 움직임은 유지하면서 원하는 위치로 이동 및 추적이 가능하고, 임무 수행 후 스스로 녹아 없어지는 다기능성 소프트 마이크로 의료로봇을 개발했다.
* 천연고분자 : 생명체를 구성하는 물질로 생물체 내에서 만들어진다. 대표적인 천연 고분자에는 콜라겐, 녹말 등이 있다.
○ 먼저 로봇 표면에 미세패턴을 새겨 약 1도의 오차로 원하는 방향으로 휘어질 수 있도록 제작했다.
○ 더불어 자성 나노 입자의 자기장 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동이 가능하도록 고안했다.
○ 이를 통해 기존 소프트 로봇처럼 다양한 생체 모방 움직임(꽃잎, 덩굴 식물, 유충, 손가락)의 구현이 가능할 수 있었다.
○ 또한, 소프트 로봇의 이동은 X-ray 이미징에 의해 실시간 확인됐으며, 독성 및 염증반응 없이 4주 동안 서서히 분해됐다.
□ 고광준 교수는 “이번 연구에서 개발된 소프트 마이크로 의료로봇은 기존 소프트 로봇의 재료적인 한계를 극복하고 제한된 응용분야를 의료 분야로 확장할 수 있음을 보여줬다는데 큰 의미가 있다”며, “향후 지속적인 연구를 통해 질환 치료 및 재생과 체외 질환모델, 약물 스크리닝과 같은 의생명과학 분야에서 플랫폼으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 4월 23일 온라인 게재되었다.
