[첨단 헬로티]
머리카락 굵기 1/50, 혈액 변화 따라 로봇 형태 변형
박테리아를 모방해 표적약물을 전달할 수 있는 트랜스포머 나노로봇이 세계 최초로 개발됐다.
미국 서던 메소디스트 대학 김민준(45) 석좌교수팀이 개발한 이 로봇은, 머리카락 굵기의 50분의 1에 불과한 초소형으로, 혈액 등 유체 환경의 변화에 따라 자율적으로 형태를 변형하는 트랜스포머 기능을 갖췄다. 스스로 추진력을 조절해 제 몸 길이보다 먼 거리를 단 1초 만에 헤엄칠 수 있다.
▲ 편모 나노로봇의 운동 상태로, a)는 일반적인 궤적, b)는 감겨지는 궤적, c)는 지그재그로 수영하는 궤적이다. 한 궤적의 크기는 5미크론(μm)이다.
김 교수 팀은 살모넬라에서 추출 합성한 박테리아의 편모에 초상자성(superparamagnetic) 나노 입자를 붙여, 로봇이 체내외에 직접 약물을 전달할 수 있도록 설계했다. 초상자성 나노 입자는 외부 자기장의 유무와 상관없이 자기적 성질을 갖는 입자로, 분산력이 좋고 콜로이드 상태로 안정성이 뛰어나다.
자기공명영상(MRI) 조영제, 약물전달 등 생체의약 분야에 널리 쓰인다. 이에 박테리아 편모를 붙인 나노 로봇은 자기공명영상의 회전 자기장 내에서 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전하면서 움직이게 된다. 박테리아 편모는 유체 내의 온도, 이온 농도, pH 등에 따라 자율적으로 형태를 바꿀 수 있다.
김 교수 팀이 개발한 트랜스포머 나노로봇은 이런 원리에 따라 유체 환경에 따라 환경을 인식하고 가장 적합한 형태로 스스로 변화해, 정해진 위치나 경로에 표적약물을 전달할 수 있다. 추진력이 강해 표적 세포벽을 뚫고 약물을 직접 전달할 수 있어 의료 분야에 획기적인 공헌을 할 전망이다.
이 연구결과는, 지난 25일 <네이처(Nature)> 자매지인 국제 학술지 <사이언티픽 리포트(Scientific Reports)>에 실렸다.
