의료용 나노 로봇은 인간의 질병 치료뿐 아니라 다양한 분야에 활용하기 위해 과거부터 각 나라에서 지속적으로 개발하고 있는 초소형 로봇으로 우리의 몸속을 돌아다니며 질병을 치료하는 초소형인 만큼 만드는 일이 쉬운 일이 아니지만 국내 연구진인 IBS 나노 의학 연구단에 의해 개발되면서 향후 약물 전달체나 질병 치료 로봇 등으로 활용하는 데 있어 많은 기대가 실리고 있습니다.
의료용 나노 로봇이란?
국내 연구진이 개발한 나노로봇은 전자현미경으로 수십만 배 확대했을 경우 200nm의 동그란 형태의 초소형 로봇으로 엔진은 금과 인공 DNA로 코팅된 산화철이며, 로터는 DNA로 코팅된 다공성의 금 껍질로 되어 있고 자기장 안에서 회전 운동을 하며, 엔진과 로터로 구성되어 유전자를 감지하면 엔진과 로터가 함께 회전하여 특정 수용체를 당겨 목표 유전자를 활성화시킬 수 있을 뿐 아니라 회전운동이 다양한 운동으로 응용되어 여러 나노로봇의 DNA를 코딩해 복잡한 알고리즘도 구현함으로써 약물 전달체나 질병 치료 로봇 등으로 응용될 수 있습니다.
의료용 나노 로봇 원리
의료용 마이크로 나노로봇은 신체 내의 질병 부위에 정확하게 약물을 전달하는 초소형 로봇으로 DNA 서열을 원하는 대로 코딩할 수 있어 오직 특정 조건에서만 작동을 하게 되면서 암조직 파괴 및 조직재생 등의 치료에 활용될 수 있으며, 통증이 발생하는 전통적인 치료 방식이 아닌 아래와 같은 방식으로 비침습적이거나 최소칩습적인 치료가 가능합니다.
1. 동력 원리
의료용 나노로봇은 명확한 임무를 갖고 제작되며, 출고 시점에서 이미 임무가 결정되어 있기 때문에 임무를 변경하지 않으며, 그 기능은 몸속으로 들어가기 전에 이미 설정되어 있어 추가적인 임무 수정이나 명령이 필요하지 않기 때문에 몸속의 의료용 나노로봇을 해킹하는 것은 거의 불가능합니다.
2. 이동 원리
의료용 나노 로봇 응용 분야
세포보다 작은 크기로 만들어 인체 내부로 주입하여 여러 기능을 수행하는 초소형 로봇으로 인체의 혈관 청소뿐 아니라 바이러스 제거 및 암세포를 찾아 직접 전달하여 제거할 수 있는 등 다양한 분야에 활용할 수 있어 미래의 핵심 기술로 주목받고 있습니다.
암 치료
암은 사람의 몸에서 발생하는 대부분의 암을 포함하며, 형태와 딱딱한 정도의 경도를 갖고 있어 현재 암의 치료에 있어 외과수술 및 화학요법, 방사선요법 등이 주로 사용되어 정상 조직 손상과 약물 부작용 등의 문제가 있으며, 치료와 시술의 한계가 있지만 의료용 나노 로봇은 아래와 같은 방식으로 치료를 진행하여 부작용이 적은 장점이 있습니다.
▶ 진단
의료용 나노 로봇은 암 치료의 한계를 극복하기 위해 직경 10~20㎚ (나노미터, 1㎚=10억 분의 1m)의 나노 자석입자들을 뭉쳐 직경 100㎚ 크기의 나노로봇을 만들어졌으며 이를 통해 암세포에 반응하는 물질인 엽산을 연결해 암을 진단할 수 있을 뿐 아니라 금 나노입자로 코팅돼 있으며 자성을 띄고 있기 때문에 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등으로 암의 위치나 상태를 파악할 수 있어 외부에서 자기장을 가해 암이 발생한 위치까지 정확히 이동시킬 수 있습니다.
▶ 치료
의료용 나노 로봇 표면에 금 나노입자와 폴리도파민이라는 물질을 코팅해 몸 바깥에서 근적외선을 쪼였을 때 열이 발생하도록 만들어 열이 발생하면서 암조직만을 태워 사멸시키거나 로봇 내에 있는 항암제를 실어 암세포에만 정확히 타격하여 주변 정상조직에는 영향을 미치지 않으면서 치료효과를 극대화시키면서 치료할 수 있습니다.
[해외 의료용 나노 로봇 연구 자료]
방광암은 세계적으로 매우 흔한 암 종류 중 하나로, 치료와 재발에 어려움이 있는 질병으로 스페인 연구진이 소변을 연료로 사용하는 나노로봇을 개발하여 외과적 방광암 치료에 효과를 입증했으며 이러한 나노로봇은 특히 방광 내에 항암제를 정확하게 전달하여 암 조직 크기를 최대 90%까지 줄일 수 있다고 알려져 있습니다.
의료용 나노로봇은 산성을 생성하여 암 조직을 공격하고, 세포 외 기질을 분해하여 종양에 선택적으로 약물을 전달하는 기능으로 암 치료의 효율성을 높이고 부작용을 최소화할 수 있는 방법으로 기대되고 있을 뿐 아니라 이 기술은 의료 분야를 비롯해 신소재, 환경 등 다양한 분야에서도 활용될 수 있으며, 전 세계적인 나노로봇 시장은 2028년까지 2배 이상 성장할 것으로 예상되고 있습니다.
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지금까지 의료용 나노 로봇이란? 응용 분야에 대해 알아보았습니다.
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