한국마이크로의료로봇연구원(KIMIRo, 원장 박종오) 최은표 교수(전남대 기계공학부 교수 및 KIMIRo 연구부장) 연구팀은 고형암의 진단과 치료가 동시에 가능한 다기능성 의료용 나노로봇을 세계 최초로 개발하는데 성공했다.
연구팀은 직경 10-20nm(1nm는 10억분의 1m)의 나노 자석입자들을 뭉쳐 직경 100nm의 나노로봇을 제작했다.
이는 외부자기장의 영향을 최대화해 더욱 정밀하게 로봇을 암 세포로 유도하는 작업이 가능하게 했다.
또 이 로봇에 암 세포에 반응하는 표적 물질인 엽산(folic acid)을 연결해 암을 진단할 수 있는 기능을 부여했다.
이 나노로봇에 금 나노입자와 '폴리 도파민'을 코팅함으로써 외부에서 근적외선을 쪼였을 때 열이 발생하도록해 선택적 약물 방출 및 열 방출로 인한 화학·열 치료가 가능하도록했다.
다른 생체 분자의 접근을 막는 역할을 하는 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자를 나노로봇에 붙여 약효를 향상시키는 기술인 '페길화' 기능을 부여함으로써 체내 항암 약효를 향상 시켰으며
나노로봇 내부의 금 나노입자와 나노 자석입자는 로봇이 환자 몸에 투여된 후 CT나 MR 등 의료 영상장비로 확인이 가능하다.
연구진은 이 기술이 이제까지의 약물 치료법과 나노입자 기반 약물전달시스템(DDS) 등과 같은 단편적인 요소기술을 넘어 고형암의 효과적인 진단과 치료가 가능한 나노로봇의 모델과 구체적인 실용화 방안을 최초로 제시했다는 데 의미를 부여했다.
이같은 나노로봇의 여러 기능은 세포 및 동물실험(Rat)을 통해 검증됐으며 이 연구성과는 국제학술지 '나노 레터스 (Nano Letters)' (Impact factor: 12.279) 에 11월 자로 온라인 게재됐다.
이 연구는 최은표 교수가 기술개발 총괄을 맡고 박석호 교수(DGIST, 약물/열 방출), 허강무 교수(충남대, 나노구조체), 김규표 교수(서울아산병원, 동물실험), 송지환 교수(한밭대, 시뮬레이션) 연구진이 참여했다.
개발책임을 맡은 한국마이크로의료로봇연구원과 전남대 최은표 교수는 "아직 원천기술단계에 있지만 본 연구는 생체 내 환경에 의존적인 수동형 약물전달시스템 기술의 한계를 극복하고 암 치료 및 기타 약물전달 응용 분야에서 기술 도약의 새로운 돌파구를 열 수 있을 것으로 본다"고 말했다.
기술 개발에 공동 참여한 서울아산병원 종양내과 김규표 교수는 "현재개념 증명의 단계지만 이 기술이 실현되면 기존 고형암 치료의 장단점을 상호보완 할 수 있는 길이 열린다"며 "전신치료의 단점인 암으로의 효과적인 약물전달을 극대화하면서 주변 정상조직으로의 전달을 최소화해 부작용을 줄일 수 있게 된다"고 밝혔다.