로봇은 공장과 식당 등에서만 사용되는 것이 아니다. 질병을 치료하기 위해 사람의 몸속에서도 사용된다.
《사이언스(Science)》에 발표된 연구에 따르면 스위스 취리히 연방공과대 연구진은 신체 내 특정 표적에 약물을 직접 전달할 수 있는 자기 마이크로 로봇을 개발했다. 작은 마이크로 로봇이 뇌졸중과 같은 질병의 치료에 사용될 수 있게 된 것이다.
현재 뇌졸중 치료 방법 중 하나는 환자에게 다량의 혈전 용해제를 투여하는 것이다. 하지만 이 방법은 약물이 신체의 다른 부위에 도달해 내부 출혈과 같은 추가적인 합병증을 유발할 수 있다.
연구진이 개발한 마이크로 로봇은 가용성 젤 껍질이 있는 작고 둥근 구형의 캡슐로 구성돼 있다. 캡슐에는 활성 약물(혈전 용해제)이 담겨 있다. 이 캡슐은 고주파 자기장에 의해 자성 나노입자가 가열돼 젤 껍질이 용해되면서 방출된다.
마이크로 로봇은 특수 카테터를 통해 전달되며, 카테터는 목표물 근처에서 캡슐을 정확하게 방출한다. 마이크로 로봇을 외부 자석으로 제어하고 유도할 수 있는 산화철 나노입자도 포함돼 있다.
또 탄탈륨 나노입자는 대조제 역할을 함으로써 의사가 X선 영상을 사용해 신체 내에서 마이크로 로봇의 이동을 추적할 수 있다. 연구진은 혈류 속도가 변하는 상황에서도 마이크로 로봇을 정밀하게 조종하기 위해 모듈식 전자기 항법 시스템을 개발했다. 이 시스템은 캡슐을 혈관 벽을 따라 초당 4mm의 속도로 고정밀로 굴릴 수 있도록 해준다.
실험을 위해 연구진은 사람과 동물의 혈관을 모방한 매우 사실적인 실리콘 모델을 개발했다. 마이크로 로봇은 혈전을 성공적으로 표적화해 용해했다.
이러한 모델에서의 실험을 거친 후, 연구진은 돼지의 몸에서 마이크로 로봇을 조종하고 양의 까다로운 뇌액 속에서도 성공적으로 실험을 진행했다. 연구진이 테스트한 사례 중 95% 이상에서 약물이 목표 위치로 성공적으로 전달됐다.
연구진은 “약물을 정확한 부위, 예를 들어 뇌졸중을 유발하는 혈전 부위까지 직접 운반하는 마이크로 로봇 개발에 집중했다”며 “이러한 접근 방식은 부작용을 줄이고 환자의 건강 상태를 개선할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
뇌졸중은 전 세계적으로 매년 1200만 명에게 영향을 미쳐 사망이나 영구 장애를 초래한다. 마이크로 로봇이 도입되면 전 세계적으로 생명을 구할 수 있다. 또 마이크로 로봇은 국소 감염이나 종양의 표적 치료에도 희망을 준다.
