세포 치료용 마이크로 로봇을 대량으로 만들었다

DGIST-성모병원-스위스취리히연방공대 공동연구
시스템 하나당 1분에 100개 이상 만들어내는데 성공
로봇 표면에 줄기세포 붙여 원하는 부위로 전달 가능
배양 6시간후 몸 속에서 줄기세포 전달한 뒤 생분해

왼쪽으로 오일용액과 마이크로 로봇 재료인 젤라틴 메타크릴레이트와 자성나노입자를 미세유체 칩에 흘려보내면 오른쪽으로 200 마이크로미터 크기의 로봇이 만들어져 나온다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국제 공동연구진이 줄기세포나 약물을 전달한 뒤 몸 속에서 생분해돼 사라지는 마이크로 로봇을 대량으로 만드는 기술을 개발했다. 이 기술은 마이크로 로봇을 1분에 100개 이상 만들어 내 향후 임상 적용에 한걸음 더 다가갈 수 있을 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 최홍수 교수는 2일 "줄기세포를 붙인 마이크로 로봇은 손이나 수술 도구로 세포를 전달하기 어려운 무릎이나 뇌, 간 등의 부위를 치료하는데 이용될 수 있다"고 설명했다. 또한 "이 외에도 제작 과정 중 마이크로로봇 내부에 약물을 함께 넣어 항암제 등 약물을 전달하는 역할도 가능하다"고 말했다.

연구진은 마이크로 로봇을 만드는 미세 유체칩에 생분해성 재료인 젤라틴 메타크릴레이트와 자성나노입자를 흘려보내 1분에 100개 이상을 만들어냈다. 연구진에 따르면, 이 속도는 두 패턴을 결합하는 이광자 중합법을 이용했을때보다 1만배 이상 빠른 속도다.

연구진은 이렇게 만든 마이크로 로봇 표면에 사람의 코에서 채취한 줄기세포를 붙였다. 이 마이크로 로봇은 내부 자성나노입자 때문에 자석 원리를 이용해 원하는 위치로 이동할 수 있다. 실제 연구진은 줄기세포가 붙은 마이크로로봇을 미로 형태의 마이크로 채널을 통과해 목표 지점까지 이동시켰다.

연구진이 만든 마이크로 로봇은 자석을 가까이하자 한곳으로 뭉쳐 있다. DGIST 제공

또한 줄기세포가 붙은 마이크로로봇을 분해효소와 함께 배양해 로봇의 분해성을 테스트했다. 그 결과, 배양 6시간 후 마이크로로봇은 완전히 분해됐으며, 줄기세포는 마이크로로봇이 녹아 없어진 위치에서 증식됐다. 반면, 로봇 내부에 있던 자성나노입자는 자기장 제어 시스템의 자기장으로 수거됐다.

이후, 줄기세포가 정상적으로 증식되는 것을 확인하기 위해 신경 세포로 분화가 되도록 유도해 약 21일 후에는 신경세포로 분화됐다. 연구진은 "이 실험을 통해 마이크로 로봇으로 원하는 위치에 줄기세포를 전달하는 것이 가능해졌다"고 말했다. 또한 "전달된 줄기세포가 증식과 분화하면서 표적 정밀 치료제로 가능하다는 것을 증명했다"고 덧붙였다.

뿐만아니라 연구진은 마이크로 로봇이 전달한 줄기세포가 정상적으로 성장하는 것도 실험했다. 쥐의 태아에서 추출한 해마 신경세포를 마아크로 로봇 표면에 붙여 배양했다. 배양 28일 이후 관찰한 결과 신경세포가 전기 신호를 발생해 정상적으로 작동하는 것을 확인했다.

최 교수는 "마이크로 로봇을 대량으로 만드는 기술과 전자기장에 의한 정밀 구동, 줄기세포 전달 및 분화 등 이번 연구를 통해 개발된 기술들이 향후 표적 정밀 치료의 효율을 획기적으로 높일 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, DGIST 최홍수 교수팀은 가톨릭대 서울 성모병원 김성원 교수팀, 스위스취리히연방공대 브래들리 넬슨 교수팀과 공동연구를 통해 이같은 연구결과를 거뒀다. 이번 연구 결과는 세계적 국제 과학 학술지 '스몰(Small)'에 지난 6월 23일 발표됐다.
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