[디지털비즈온 이호선 기자] 미국 캘리포니아 대학 샌디에고(UCSD)의 나노공학자들은 마이크로로봇을 사용해 녹농균( Pseudomonas aeruginosa ) 박테리아로 인한 급성 및 치명적인 형태의 폐렴에 걸린 쥐를 치료했다.

이 마이크로 로봇은 항생제가 들어있는 나노 입자로 덮인 조류 세포로 구성되었다. 조류 세포의 운동에 의해 이동하여 직접 폐에 있는 병원 미생물에 항생제를 보내는 구조다.

나노입자는 백혈구의 일종 "호중구"의 세포막으로 코팅된 생분해성 중합체로 제조된다. 이 세포막은 세균이나 신체의 면역계가 생성하는 염증성 분자를 흡수하여 중화한다. 즉, 마이크로 로봇을 보내는 것으로 염증을 억제하고 폐의 감염증에 의해 효과적으로 대처할 수 있는 것이다.

연구팀은 마이크로로봇을 이용하여 녹농균성 폐렴의 쥐를 치료하는 실험을 실시했다. 기관에 삽입된 튜브를 통해 마이크로 로봇을 폐로 옮겼는데, 1주일 후에는 감염이 완전히 치유되었다. 이 치료를 받은 모든 쥐는 30일 후에도 생존했지만, 치료를 받지 않은 쥐는 3일 이내에 사망했다.

마이크로 로봇에 의한 치료는 항생제를 전신으로 확산시키는 것이 아니라, 표적이 되는 영역에 핀 포인트로 전달되기 때문에, 정맥 주사보다 치료 효과가 높았다. 마이크로로봇이 쥐에 투여한 항생제는 500나노그램이었지만, 정맥 주사에서 유사한 효과를 얻기 위해 필요한 투여량은 그 3000배 이상의 1.644밀리그램이었다.

연구 논문의 공동 저자로 캘리포니아 대학 샌디에고 빅터 니젯(Victor Nizet) 교수는 “쥐 실험 데이터에 따르면 마이크로 로봇이 항생제의 투과성을 높여 병원 미생물을 사멸시켜 더 많은 환자의 생명을 구한다 가능성이 있다”고 기대를 걸고 있다.

마이크로 로봇이 신체에서 치료를 마치면 조류 세포와 남아있는 나노 입자는 신체의 면역 세포에 의해 효율적으로 소화됩니다. 유해한 것은 아무것도 남지 않고 안전하다고 한다.

이 연구는 현재 개념 증명(PoC) 단계에 있다. 연구팀은 향후 '마이크로로봇이 면역계와 어떻게 상호작용하는지'에 대해 기초연구를 진행할 방침이다. 이번 연구 성과는 2022년 9월 22일 학술 잡지 '네이처 머티리얼즈(Nature Materials)'에 발표되었다.