DGIST, 체내에서 녹는 생분해성 항암치료 마이크로로봇 개발

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수(왼쪽)와 박종언 학위연계과정학생. DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양) 최홍수 교수 연구팀이 원하는 부위에서 고열치료 및 약물방출 조절이 가능한 생분해성 마이크로로봇을 개발하는데 성공했다. 이번 연구 성과는 고열치료를 통한 암세포치료뿐만 아니라 치료약물도 정교하고 체계적으로 조절 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.

또한 고열치료는 부작용이 적어 최근 각광받고 있지만 특정 부위에 고열을 정확히 전달하기 어렵다는 단점이 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 최홍수 교수 연구팀은 3D레이저 리소그라피 공정으로 자성나노입자와 약물을 탑재할 수 있는 3차원 생분해성 마이크로로봇을 개발했다.

마이크로로봇을 체내에서 직접 사용하려면 마이크로로봇이 사용 후에는 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.

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 점이 이번 연구의 큰 성과다.

최홍수 교수는 "이번 연구결과를 통해 기존의 암세포 치료 방법의 단점을 개선시켜 암세포 치료의 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다"며 "앞으로도 지속적으로 병원 및 관련 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템을 개발하는 데 노력하겠다"고 말했다.

이번 연구 결과는 세계적인 국제과학학술지인 'Advanced Healthcare Materials'에 22일 자 게재됐다.