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줄기세포에 ‘발’ 달아준 치료용 마이크로로봇

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2017년 05월 17일 16:00 프린트하기

전남대 로봇연구소 연구진이 개발한 줄기세포 탑재 마이크로로봇의 현미경 이미지. - 전남대 로봇연구소 제공
전남대 로봇연구소 연구진이 개발한 줄기세포 탑재 마이크로로봇의 현미경 이미지. - 전남대 로봇연구소 제공

줄기세포를 탑재한 마이크로로봇(초소형 로봇)으로 손상된 무릎 연골 부위를 재생하는 새로운 치료기술이 나왔다.

 

한지원 전남대 로봇연구소 연구교수 팀은 박석호 대구경북과학기술원(DGIST) 교수팀 등과 공동연구를 통해 퇴행성 질환에 걸린 관절연골을 치료하는 능동형 마이크로로봇을 개발하고, 비슷한 환경을 재현한 실험에서 효능을 확인했다고 17일 밝혔다.

 

관절연골 손상은 초기 발견이 어렵고 더 이상의 손상 악화를 막거나, 통증을 줄이는게 치료의 전부였다. 최근 환자의 자가 유래 줄기세포를 연골에 이식하는 치료법이 각광받고 있지만 줄기세포는 구동능력이 없어 치료하려는 부위로 전달되는 효율이 낮다. 피부 조직을 절개해 시술하기 때문에 흉터가 남는다는 것도  단점이다.

 

연구진이 개발한 마이크로로봇은 직경 300μm(마이크로미터·1μm는 100만 분의 1m) 크기다. 주사기를 이용해 연골 윤활액으로 바로 주입할 수 있어 흉터를 남기지 않는다. 로봇은 생분해성 고분자로 만들어져 줄기세포를 전달하는 역할을 다한 뒤 시간이 지나면 체내에서 녹아 사라진다.

 

 

외부 자기장 제어를 통해 목표위치로 이동하는 마이크로로봇의 시간경과 이미지. - 전남대 로봇연구소 제공
외부 자기장 제어를 통해 목표위치로 이동하는 마이크로로봇의 시간경과 이미지. - 전남대 로봇연구소 제공

로봇의 표면엔 자성을 가진 나노 입자가 붙어 있어 자성입자의 반응에 따라 손상된 연골부위로 정밀하게 로봇을 움직일 수 있다. 실제로 연구진은 연골 결손 환경과 비슷하게 제작된 3차원 무릎관절 형상을 이용해 마이크로로봇을 손상 부위로 이동시키는 데 성공했다. 줄기세포는 손상 부위에서 증식해 연골세포로 안정하게 분화했다. 연구진은 동물실험을 통해 줄기세포 탑재 마이크로 의료로봇의 치료 효능을 검증할 계획이다.

 

연구의 아이디어를 제시한 고광준 전남대 마이크로의료로봇센터 연구원은 “외부 자기장을 활용해 연골결손 부위로 줄기세포를 이동시키는 신기술”이라며 “동물실험과 임상실험을 거쳐 상용화되면 새로운 관절연골 손상 치료 기술로 자리매김할 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머터리얼즈(Advanced Healthcare Materials)’ 8일자에 실렸다.

 

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