조선대, 생체적합성, 분해성 등 기존 재료제약 극복
다양한 생체모방 움직임..염증 반응없이 몸 속 분해
인체 내에서 자유자재로 형상을 바꾸고, 임무가 끝나면 스스로 녹아 없어지는 새로운 형태의 의료로봇 기술이 개발됐다. 질병 치료나 체외질환 모델, 약물 스크리닝 등과 같은 의생명과학 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
한국연구재단은 고광준 조선대 기계공학과 교수와 한국마이크로의료로봇연구원, 최은표 전남대 교수 연구팀이 공동으로 온·습도, 자기장 등 외부 환경에 따라 움직이며 생체적합성·생분해성과 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 '소프트 마이크로 의료로봇'을 개발했다고 20일 밝혔다.
기존 소프트 로봇은 형상 변화를 이용한 생체모방 움직임을 구현하는 연구에 집중돼 있어 응용 분야가 제한적이고, 재료 한계로 인해 생체 적합성, 생분해성, 실시간 체내 모니터링이 어려워 의생명 분야의 소프트 로봇에 적용하기 힘들었다. 연구팀은 체내에서 분해 가능한 천연 고분자(키토산)와 자기반응 재료인 자성나노입자를 재료로 활용했다.
우선 로봇 표면에 미세패턴을 새겨 약 1도의 오차로 원하는 방향으로 휘어질 수 있도록 의료로봇을 제작한 뒤 자성 나노입자의 자기장 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동이 가능하도록 구현했다. 기존 소프트 로봇의 부드러운 움직임은 유지하면서 원하는 위치로 이동 및 추적이 가능하다. 특히 실험용 쥐를 활용한 동물실험에서 소프트 의료로봇의 이동이 X-레이 이미징에 의해 실시간 확인됐으며, 임무를 마친 후에는 4주 동안 독성과 염증 반응 없이 스스로 녹아 사라졌다.
고광준 조선대 교수는 "기존 소프트 로봇의 재료적 한계를 극복하고, 제한된 응용분야를 의료 분야로 확장할 수 있음을 보여준 연구"라며 "친환경에너지를 통해 움직이는 소프트 로봇, 동물시험을 대체할 수 있는 체외 플랫폼, 최소 침습 시술을 통한 후유증을 최소화하는 플랫폼으로 활용될 전망"이라고 말했다.
이 연구결과는 재료과학 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(지난달 23일)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
고광준 조선대학교 기계공학과 교수
고광준 조선대 교수 연구팀은 기존 소프트 로봇의 부드러운 움직임은 유지하면서 원하는 위치로 이동이 가능하고, 임무 수행 후 스스로 녹아 없어지는 '소프트 마이크로 의료로봇'을 개발했다. 사진은 다기능 소프트 의료로봇 개념도와 의료 응용분야 모습.
