사진. Max Planck Institute for Intelligent Systems

 

독일 막스플랑크 지능시스템 연구소(Max Planck Institute for Intelligent Systems), 중국 하얼빈 공업대학(Harbin Institute of Technology), 독일 슈투트가르트 대학(University of Stuttgart), 덴마크 오르후스 대학(Aarhus University)의 연구진은 밀도가 높은 생체 조직을 통과할 수 있는 프로펠러 모양의 새로운 나노로봇을 개발했다.

이번에 개발된 나노로봇은 500nm 너비의 나노프로펠러로, 표면에 비점착성 코팅이 되어 있으며, 안구의 유리체(Vitreous)와 같은 겔 형태의 물질을 통과할 수 있을 정도로 작다.
나노로봇의 모양과 매끄러운 코팅은 주변의 민감한 생물 조직에 손상을 주지 않으면서 눈을 통과할 수 있게 해준다. 

나노로봇이 조밀한 조직을 통과하게 한 것은 이번이 처음이다. 이전에는 생체 유체와 같이 이동이 용이한 곳에서만 증명됐다.

조밀한 생체 조직 속에 표적화된 약물을 전달하는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면 통과해야 하는 단단한 분자 조직은 점성이 있기 때문이다. 이것은 장벽의 역할을 함으로써 더 큰 구조물의 침투를 방지한다. 

이번 연구진은 나노프로펠러를 만들 때 철과 같은 자성 재료를 추가함으로써 이 문제를 해결했다. 자기장을 이용함으로써 원하는 위치로 나노프로펠러를 조종할 수 있었다. 

나노프로펠러의 첫 번째 층은 표면에 결합된 분자로 구성되고, 두 번째 층은 액체 탄화 불소로 코팅되어 있다. 이것은 나노로봇과 주변 조직 간의 점착력을 매우 감소시킨다.

이번 연구에서는 돼지 눈에 나노프로펠러를 삽입한 후, 광 간섭성 단층 촬영기술로 나노프로펠러의 움직임을 관찰했다. 작은 바늘을 사용해서 수 만 개의 박테리아 크기의 로봇을 안구의 유리체 속에 주입했다. 이는 나노로봇을 회전시키는 주변 자기장의 도움으로 망막 쪽으로 이동했다.

이러한 나노로봇은 정교한 3차원 제조 공정을 사용해서 만들어진다. 수십 억 개의 나노로봇은 고진공 상태에서 실리콘 웨이퍼 위에서 단지 몇 시간 만에 만들어질 수 있다. 이 연구결과는 약물을 나노프로펠러에 적재해서 필요한 곳에 전달하는 첨단 치료 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 

이 연구결과는 저널 Science Advances에 ‘A Swarm of Slippery Micropropellers Penetrates the Vitreous Body of the Eye’라는 제목으로 게재됐다.