대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 최홍수 교수 연구팀이 원하는 부위에서 고열치료 및 약물방출 조절이 가능한 생분해성 마이크로로봇을 개발하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 성과는 고열치료를 통한 암세포치료 뿐만 아니라 치료약물의 체계적인 조절도 가능해 항암치료의 효율과 안전성을 높일 것으로 기대된다.
항암치료는 약물 및 고열치료, 방사선, 수술 등 여러 방법으로 치료가 행해지고 있다. 그 중 약물치료는 가장 많이 쓰이는 방법이나 약물은 신체의 순환기능에 의해서만 전달되기에 원하는 양만큼 특정 부위에 정확히 전달이 어렵다. 고열치료는 부작용이 적어 최근 각광받고 있지만 특정 부위에 고열을 정확히 전달하기 어렵다는 단점이 있다.
이러한 한계를 극복하고자 디지스트 최홍수 교수 연구팀은 3D레이저 리소그라피 공정으로 자성나노입자와 약물을 탑재할 수 있는 3차원 생분해성 마이크로로봇을 개발했다.
마이크로로봇을 체내에서 직접 사용하려면 마이크로로봇이 사용 후 체내에서 분해되거나 회수돼 추가적인 유해효과를 최소화시켜야 한다. 이에 연구팀은 마이크로로봇의 소재를 생분해성 폴리머로 제작해 제 할 일을 다 한 로봇이 부작용 없이 체내에서 생분해될 수 있도록 설계했다. 또한 외부자기장을 이용한 무선제어방식으로 체내에서 빠르고 정밀하게 약물 이송이 가능한 것도 장점이다.
특히 원하는 부위에 도달한 로봇에 고주파의 교반자기장(Alternating magnetic field)을 걸어주면 마이크로로봇에 탑재된 자성나노입자로부터 발생된 열이 주변의 온도를 올려 국부 고열치료를 수행할 수 있도록 설계했다. 추가로 교반자기장의 강도와 노출시간을 조절해 약물 방출을 정확하게 조절할 수 있도록 설계한 점도 이번 연구의 큰 성과다.
연구팀은 체외에서 배양한 암세포에 마이크로로봇을 사용한 고열치료가 유의미한 효과가 있음을 확인했으며 교반자기장으로 인해 조절된 각각의 다른 약물방출모드의 치료적인 효능을 확인하는 것에도 성공했다.
최홍수 교수는 “이번 연구결과를 통해 기존의 암세포 치료방법의 단점을 개선시켜 암세포 치료의 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것”이라며 “앞으로도 지속적으로 병원 및 관련 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템 개발에 나설 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 로봇공학전공 박종언 학위연계과정학생이 제1저자로, DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터 김진영 선임연구원이 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 세계적인 국제과학학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials’ 22일자 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부의 지원으로 수행됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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