[백조실험실⑭]"약물전달, 마이크로로봇에 빠지다"

디지스트 연구팀의 새로운 도전

▲DGIST-ETH 마이크로로봇연구센터 연구팀이 마이크로로봇을 연구하고 있다.

[아시아경제 정종오 기자] 21세기는 과학기술의 시대이다. 과학기술은 백조(白鳥)를 닮았다. 결과물은 매우 우아하고 획기적이다. 성과물이 나오기 까지 물밑에서 수없이 많은 발이 움직이고 있다. 그 과정은 힘들고 시간이 오래 걸린다. 연구원들의 발짓이 우아한 백조를 만드는 하나의 밑거름이다. 과학기술은 또한 백조(百兆)시대를 열 것이다. 하나의 기술이 100조 원의 가치를 창출한다. '백조 실험실'은 하나의 성과물을 만들기 위해 노력하는 실험실 현장의 이야기를 매주 한 번씩 담는다.[편집자 주]
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환자의 고통은 최소화 하면서도 인체 내 치료가 필요한 부위에 필요한 양만큼의 약물이나 줄기세포를 전달할 방법이 없을까.

DGIST(대구경북과학기술원) 최홍수 DGIST-ETH 마이크로로봇연구센터장이 처음으로 마이크로로봇을 개발하면서 들었던 생각이다. 최 센터장은 2010년 개발에 나서 2013년 자기장 제어 시스템을 활용해 몸속 원하는 부위에 약물이나 줄기세포를 전달할 수 있는 마이크로로봇을 개발했다.

최 센터장은 "의료용 마이크로로봇은 기존의 치료 방식에 비해 국소부위 접근이 쉽다"며 이런 장점으로 인해 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있다고 소개했다. 하지만 극소 기기인만큼 개발이 쉽지 않다. 그는 "사람의 머리카락 두께 정도인 100마이크로미터 크기에 불과해 정밀한 위치 이동이나 방향 제어를 하기란 쉽지 않다"고 말했다.

최 센터장은 마이크로전자기계시스템(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System) 기술을 바탕으로 빛 에너지를 받으면 딱딱해지는 광경화성 고분자 물질에 높은 에너지의 레이저 빔을 쏴 3차원 구조물을 만들었다. 여기에 생체 적합성 물질인 티타늄과 자성물질인 니켈을 코팅해 사람의 눈으로는 보이지 않을 만큼 작은 크기의 다공성 로봇을 만들었다. 마이크로로봇의 형태는 직육면체형, 구형, 럭비공형, 헬리컬형 등 목적에 따라 다양하다.

최 센터장은 지난해 짚신벌레의 섬모 운동을 모방해 기존의 마이크로로봇보다 속도 면에서 최저 8.6배에서 최대 25배 빠른 섬모 마이크로로봇을 개발했다. 연구팀은 마이크로로봇에 약물과 줄기세포를 3차원으로 배양, 자기장 제어를 통해 원하는 부위에 정확하게 전달할 수 있는 시스템을 구축했다. 자기장의 기울기나 방향, 세기 등에 변화를 주며 현미경을 통해 마이크로로봇을 직접 조종하거나 미리 프로그램을 설정해 원하는 위치로 이동할 수 있다. 혈관이나 뇌, 안구 등 유체로 채워진 사람의 몸속에 마이크로로봇을 넣고 원하는 부위에 정확하게 전달할 수 있게 한 것이다.

최 센터장은 "심장용 마이크로로봇을 포함한 다양한 형태의 마이크로로봇을 개발하고 마이크로로봇 제어 시스템, 마이크로로봇의 위치 파악 및 정밀 제어를 위한 의료영상 등의 연구를 진행해 DGIST가 마이크로로봇 분야를 선도하는데 최선을 다할 것"이라고 다짐했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr