질환 맞춤형 의료용 마이크로 로봇 세계 최초 개발

[이데일리 류성 제약·바이오 전문기자] 국내 연구팀이 질환에 따라 로봇 형상이 최적화된 질환 맞춤형 의료용 마이크로로봇을 세계 최초로 개발하는데 성공했다.

박종오 한국마이크로의료로봇연구원장. 한국마이크로의료로봇연구원 제공

한국보건산업진흥원은 한국마이크로의료로봇연구원과 전남대 로봇연구소 공동연구팀이 신체 내의 질별 부위에만 정확하게 약물을 전달할 수 있는 의료용 미세로봇을 세계에서 처음으로 개발했다고 17일 밝혔다. 이 의료용 마이크로로봇의 크기는 10억분의 1mm인 나노미터(nm)부터mm 정도로 미세하다.

의료용 마이크로로봇은 환자의 부작용은 최소화하면서도 인체에 치료가 필요한 부위에 약물을 효과적으로 전달할수 있는 기술로 최근 들어 주목을 받고 있는 상황이다.

박종오 한국마이크로의료로봇연구원장은 “본 연구결과는 질환별 치료제 전달을 위한 맞춤형 마이크로로봇 모델을 최초로 제시했다는 데 그 의미가 있다”면서 “향후 전반적인 마이크로의료로봇 분야에 활용 될 수 있을 것이다”고 강조했다. 박원장은 “한국은 마이크로의료로봇 분야에 글로벌 경쟁력을 가지고 있다”면서 “이번 연구도 한국의 기술우위를 보여주는 좋은 예로 생각한다”고 설명했다.

한국마이크로의료로봇연구원과 전남대 로봇연구소는 질환별 의료용 마이크로로봇의 제조기업에 대해 국내는 물론 글로벌 특허를 출원한 상황이다. 이 공동연구팀은 올해 말에는 동물을 대상으로 하는 임상시험을 본격 진행한다는 계획이다. 이후 인간대상 임상시험을 거쳐 한국 및 미국식품의약국(FDA)에 의료기기로 허가를 받아 상용화까지 나선다는 방침이다.

이 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 ‘마이크로의료로봇 실용화기술개발사업’으로 진행됐다. 이 연구결과는 미국화학회의 나노 응용분야의 저명 학술지인 ‘ACS Nano’에 지난 1월 26일에 게재됐다.

고광준 한국마이크로의료로봇연구원 연구원은“이번 연구는 질환별 특성(주변 환경)과 치료제 탑재 능력을 고려하여 치료제 전달 효율을 극대화한 질환별 맞춤형 의료용 마이크로로봇을 처음으로 제안하고, 기존 치료방법 대비 질환 치료 효과가 월등함을 검증했다”는 점에 의미를 부여했다.

이 연구팀이 의료용 마이크로로봇을 활용하는 단계를 살펴보면 먼저 대상질환(간종양, 무릎연골손상)에 따라 맞춤형 마이크로로봇 형상을 설계하고, 체내에서 분해 가능한 다공성 시트에 자성나노입자를 표면에 부착하여 제작 후 각 질환별 치료제를 탑재시켰다.

이후 각 질환별 치료제를 탑재한 맞춤형 마이크로로봇은 질환 부위로 정밀하게 전달된 후 치료 효과를 극대화 할 수 있음을 연구팀은 확인했다. 마이크로로봇 표면의 자석입자는 미국 식품의약국(FDA)의 허가를 받은 자성나노입자로 생적합·생분해성 고분자로 이루어져 있다. 치료제 탑재 효율을 높이고, 외부 자기장에 반응해 마이크로로봇을 질환부위로 정밀하게 전달하는 기능을 발휘한다.

이 연구팀은 이 로봇을 활용한 간종양색전(고형암) 치료에서는 빠른 속도의 혈류를 이겨내고 치료제 전달이 가능한 ‘타원체형 마이크로로봇’이 적합하다는 것을 연구결과 밝혀냈다. 또 무릎연골재생 치료의 경우는 손상된 연골 부위에 고농도의 세포 치료제를 직접 전달 할 수 있는 ‘원형 마이크로로봇’(타원체 대비 25% 증가)이 적합함을 확인했다.

한국마이크로의료로봇연구원은 전담대 로봇연구소에서 분사를 해서 지난 2019년 별도 독립법인으로 설립됐다. 이 연구원에서는 응용로봇, 재료공학, 기계공학, 생물학 등 분야의 전문가 50여명이 로봇연구에 매진하고 있다.