인체 안에서 형상 자유롭게 변형 '소프트 의료로봇' 개발 성공

다기능 소프트 의료로봇 제작 과정(왼쪽)과 습윤 반응 구동 메커니즘 개념도.

인체 내에서 자유자재로 형상이 변하고, 염증 없이 녹아 없어지는 소프트 의료로봇이 개발됐다.

한국연구재단은 고광준 조선대 교수와 한국마이크로의료로봇연구원, 최은표 전남대 교수 공동연구팀이 외부 환경에 따라 움직이며 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 소프트 마이크로 의료로봇 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

기존 소프트 로봇의 경우 형상 변화를 이용한 생체모방 움직임을 구현하는 데 연구가 집중되면서 응용 분야가 극히 제한적이었다.

특히 재료적 한계로 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 적용이 어려웠다.

연구팀은 체내에서 분해 가능한 천연고분자(키토산)와 자기 반응 재료인 자성나노입자를 재료로 활용, 로봇 표면에 미세패턴을 새겨 약 1도 오차 내 원하는 방향으로 휘어질 수 있도록 제작했다.

또 자성 나노 입자의 자기장 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동할 수 있도록 고안했다.

이를 통해 기존 소프트 로봇처럼 다양한 생체모방 움직임 구현이 가능할 수 있었으며, 소프트 로봇의 이동은 엑스레이(X-ray) 이미징에 의해 실시간 확인되고 독성 및 염증반응 없이 4주 동안 서서히 분해됐다.

고광준 교수는 “이번에 개발된 소프트 마이크로 의료로봇은 기존 소프트 로봇의 재료적인 한계를 극복하고 제한된 응용분야를 의료 분야로 확장할 수 있음을 보여줬다는 데 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 말했다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 지난달 23일 온라인 게재됐다.

이인희 기자 leeih@etnews.com