혈관 속을 이동하면서 정확하게 암 종양을 공격할 수 있는 나노로봇처럼 인체에 필요한 장소까지 치료제를 나르고 약물에 대한 부작용을 최소화할 수 있는 바이오봇이 개발됐다. 이 바이오봇은 3D프린터로 제작됐다. 15mm에 불과한 크기지만 내부에는 복잡한 메커니즘을 갖추고 있다.

이 바이오봇을 개발한 곳은 미국 콜롬비아대학에서 생물의학공학을 연구 중인 사무엘 시아(Samuel Sia) 교수 연구팀. 바이오봇은 배터리나 케이블을 사용하지 않지만 체외에서 제어할 수 있고 소량 치료제를 운반할 수 있다. 시아 교수는 바이오봇이 환자에게 맞는 맞춤형 치료법을 요구하는 현대에 딱 맞는 제품이 될 것이라고 말한다. 연구팀은 이미 실험용 쥐를 이용해 바이오봇을 이용한 골육종 치료 실험을 실시했다.

연구팀은 먼저 작은 제네바휠(Geneva drive)을 3D프린터로 재현할 수 있는 방법을 고안했다. 제네바휠은 스위스 시계 장인이 발명한 것으로 기어 2개를 내장했고 시계나 프로젝터 등에 쓰인다. 연구팀은 탄성이 있는 고형물을 만들기 위해 하이드로젤을 층상으로 출력해 제네바휠을 재현했다. 보통 3D프린터로 출력한 부품은 사람이 직접 조립하지만 이런 공정은 생략하고 출력하면 곧바로 제네바휠로 완성되게 설계한 것이다.





덕분에 바이오봇을 3D프린터로 출력하는 데 걸린 시간은 30분 미만으로 줄일 수 있게 됐다고 한다. 보통 3D프린터로 소재를 출력해 제네바휠을 내장한 바이오봇을 조립한다면 적어도 몇 시간은 걸린다. 더구나 3D프린터로 하이드로젤 같은 부드러운 소재를 출력하기는 어렵다.

연구팀은 그 다음 제네바휠 안에 철나노 입자를 넣었다. 이 입자 덕분에 자석을 가까이 대면 제네바휠을 원격 조작할 수 있다. 제네바휠 안에는 독립된 공간 6개가 있다.

연구팀이 바이오봇을 개발하면서 가장 어려웠던 건 인체 내 부드러운 내장과 호환되는 실리콘 등 다른 재료를 이용해 바이오봇을 제작해야 한다는 점이었다고 한다. 선택한 소재가 인체 내에서 녹아버리면 로봇을 만드는 게 의미가 없어지기 때문.

연구팀은 이렇게 만든 바이오봇을 실제로 실험용 쥐 체내에 넣어 제대로 작동하는지 여부를 검증했다. 앞서 밝혔듯 골육종을 앓던 쥐를 대상으로 국소적으로 약물을 전달하는 데 성공한 것이다. 바이오봇을 사용하지 않았을 때보다 치료 부작용으로 인해 인체에 미치는 영향을 줄일 수 있었다는 설명이다.

물론 이번에 개발한 바이오봇은 어디까지나 개념 증명이다. 연구팀 역시 서둘러서 실용화할 생각은 아니다. 비용 효과를 분석하고 정말 상용화를 할 것인지 여부에 대한 조사를 할 필요가 있다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=apjUxk3lKCc

이석원 기자  lswcap@techholic.co.kr

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