인체에서 자유자재로 형상이 변하고, 임무를 마친 후에는 염증 없이 녹아 없어지는 소프트 마이크로 의료로봇이 국내에서 개발됐다.

한국연구재단은 고광준 조선대 교수·최은표 전남대 교수·한국마이크로의료로봇연구원 공동연구팀이 소프트 마이크로 의료로봇 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

개발한 의료로봇은 습도·화학성분·근적외선·고주파 가열·온도·자기장 등 외부환경에 따라 움직이는 것이 가능하고, 생체 적합성 및 분해성 그리고 실시간 체내 모니터링 기능을 두루 갖춘 것이 장점으로 꼽힌다.

그간 개발된 소프트 로봇은 형상 변화를 이용한 생체를 모방해 움직임을 구현하는 데 연구가 집중돼 응용 분야가 극히 제한적인 한계를 가졌다.

특히 재료적 한계로 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 기능을 확보하기 어려워 비침습적 방법으로 병을 진단 및 치료하고, 형상 변화와 구동, 자극 등을 고려해야 하는 의·생명 응용 분야에선 소프트 로봇을 활용하기가 어려웠다.

소형 동물(Mouse)을 이용한 소프트 마이크로 의료로봇 기능을 검증한 개념도. 사진=고광준 조선대 기계공학과 교수 제공

연구팀은 이러한 한계를 극복한 새로운 형태의 소프트 의료로봇을 개발했다. 체내에서 분해 가능한 천연고분자(키토산)와 자기 반응 재료인 자성 나노입자를 재료로 활용해 기존 소프트 로봇의 부드러운 움직임을 유지하면서 원하는 위치로 이동·추적할 수 있게 한 것이 특징이다.

무엇보다 연구팀이 개발한 소프트 의료로봇은 임무 수행 후 스스로 녹아 없어지는 덕분에 앞으로 의·생명 분야에서의 활용도를 높일 것으로 기대된다.

우선 연구팀은 로봇 표면에 미세패턴을 새겨 1℃의 오차로 원하는 방향을 향해 휘어질 수 있게 하고, 자성 나노 입자의 자기장 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동이 가능하도록 고안했다.

이를 통해 기존 소프트 로봇처럼 다양한 생체 모방 움직임(꽃잎·덩굴식물·유충·손가락)을 구현할 수 있게 했다.

연구팀은 실험에서 소프트 로봇의 이동을 X-ray 이미징으로 실시간 판독하고, 독성 및 염증 반응 없이 4주에 걸쳐 서서히 분해되는 것을 확인했다.

고광준 교수는 “이번 연구로 개발한 소프트 마이크로 의료로봇은 기존 소프트 로봇의 재료적인 한계를 극복해 응용 분야를 의·생명 분야로 확장할 수 있는 가능성을 보여줬다”며 “연구팀은 향후에도 연구를 지속해 연구 결과가 질환 치료 및 재생과 체외 질환 모델, 약물 스크리닝 등 의·생명과학 분야에서 플랫폼으로 활용할 수 있도록 하겠다”고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr
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