‘인체 내장을 기어 다니면서 약물 투입하는 밀리로봇’ 개발

[디지털비즈온 이호선 기자] 독일 막스 플랑크 지능 시스템 연구소(Max Planck Institute for Intelligent Systems)의 연구팀은 치료 약물을 전달하기 위해 장내를 기어 다닐 수 있는 초소형 로봇을 개발했다.

밀리로봇의 역할은 인체 내 장기 안에서 약물과 치료제를 운반하면서 손상된 부분에 약물을 투여하는 기능을 한다.

밀리로봇(millirobot)은 거꾸로 된 경우에도 어떤 방향으로든 올라갈 수 있었고 액체가 흘러내리더라도 그립을 유지 할 수 있고 로봇이 걸을 때 손상을 남기지 않고 내부 장기를 덮고 있는 점액에 달라붙는 작은 발을 가진 로봇 길이가 불과 몇 밀리미터에 불과하다.

연구원들은 제한된 공간 내에서 이동할 수 있는 부드러운 몸체의 로봇이 이미 개발되었다는 점에 주목하여 작업을 시작했다. 그러나 연구원들은 제어된 표면 접착력과 3차원 물체에 대한 장기간 유지를 허용하기 위해 개선이 필요하다고 지적했다. 그래서 연구원들은 다른 디자인에서 직면하는 문제를 극복할 수 있는 자신만의 작은 로봇을 디자인하게 되었다.

들판을 걷는 동안 바지 다리에 달라붙는 가시가 많은 엉겅퀴 씨앗이 옷에 달라붙는 것을 착안하여 연구원들은 로봇 성공의 열쇠가 발이라는 착안을 하여, 로봇의 발끝에 돌기들을 달았다. 로봇의 발바닥에는 키토산으로 만든 스파이크를 정착하여 로봇의 다리에 달린 돌기는 점액으로 덮인 장기 내벽에도 견딜 수 있는 강도를 보였다.

밀리로봇은 길이는 3.7㎜이고 폭은 1.5㎜이며, 잘 휘어지는 직사각형 형태로 구성되어있다. 연구진은 이 로봇이 체중의 20배까지 약물이나 화물을 실을 수 있다고 밝혔다. 로봇에 약물을 실어 환부에 전달하거나 무선 센서를 장기 내부에 장착하는 일이 가능하다.

로봇의 몸체는 유연한 금속으로 만들어졌으며 자기장을 사용하여 움직인다. 먼저 발을 심고 부착한 다음 다른 발을 놓을 때 몸을 뒤집어서 점액으로 덮인 표면을 가로질러 이동한다. 연구원들은 이것을 "필링 및 로딩"이라고 불렀다.

연구원들은 돼지 폐와 소화관 내부를 기어 다니게 하여 작은 로봇을 테스트 했다. 테스트의 일환으로, 연구원들은 밀리로봇을 식도와 기관지 튜브를 통해 유도할 수 있음을 발견했다. 그들은 또한 소화관 아래로 향하게 할 수 있다는 것을 발견했다.

추가 테스트를 통해 자체 크기의 최대 3배, 자체 무게의 최대 20배까지 화물을 운반할 수 있는 것으로 나타났다.

연구원들은 개선을 통해 로봇이 언젠가는 생체 검사를 수행하고 신체의 다양한 부분에 약물을 전달하는 데 사용될 수 있다고 제안했다. 논문은 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 발표되었다.