전남대 연구팀, 관절연골 치료용 줄기세포 마이크로로봇 개발

"환부 내 무절개 주입 시술시간 및 회복기간 단축 효과 기대 "

[아시아경제 노해섭 기자]손상된 관절연골을 재생 치료의 길을 터 줄 수 있는 줄기세포 마이크로로봇이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

전남대학교 마이크로의료로봇센터(소장 박종오 ·기계공학부 교수)는 줄기세포가 탑재된 마이크로로봇을 전자장 제어 방식으로 손상된 연골부위에 정확히 유도하는 방식으로 대표적 퇴행성 질환 부위인 관절연골을 치료하는 능동형 줄기세포전달체를 개발했다고 17일 밝혔다.

연구진은 실험실 내 유사환경 검증을 통해 이 기술의 타당성을 입증했으며, 의료용 마이크로/나노로봇 기술 분야에서 한국의 높은 경쟁력을 세계에 다시 한 번 과시했다.

이번에 개발된 마이크로의료로봇이 상용화되면, 환부를 절개하지 않고도 시술(비침습적 시술)이 가능해 환자의 회복기간 단축과 능동구동에 따른 치료효과 증대, 고지향 효율로 인한 시술비용 저감이 기대된다.

◆줄기세포(Stem cell) : 공급원에 따라 성체줄기세포와 배아줄기세포, 역분화줄기세포로 나뉘며, 이번 연구에서는 윤리적 논란이 없는 성체줄기세포를 이용했음 ▲줄기세포 탑재 마이크로로봇 크기 : 직경 300 μm ▲ 전자장 세기 : 최대 45 mT, 1.8 T/m

이번 연구는 국제과학전문지 ‘Advanced Healthcare Materials’(공학 및 바이오분야 전세계 상위 5%)지에 ‘관절연골 치료를 위한 성체줄기세포 탑재 자기구동 마이크로지지체’라는 제목으로 지난 5월 8일(월) 발표됐으며 7월호 표지로 선정됐다.

▲논문원제: A Magnetically Actuated Micro- Scaffold Containing Mesenchymal Stem Cells for Articular Cartilage Repair
특히, 이번 연구는 전남대학교 마이크로의료로봇센터의 젊은 과학자 고광준(26) 연구원(26)이 아이디어를 냈고 한지원(40, 수의학박사) 연구교수, 박석호(47, 현 DGIST) 교수와의 공동연구로 진행했다.

이번 연구결과는 산업통상자원부(장관 주형환)의 ‘산업핵심기술개발사업’중 ‘외부 구동형 나노로봇 시스템 개발사업(총괄책임 최은표 ·전남대 교수)’으로 창출됐다. 이 사업은 의료용 나노로봇의 핵심요소 기술인 나노 약물입자 제조, 나노로봇 구동시스템, 약물방출 등에 관한 연구를 목표로 수행중이다.

연구진은 이 논문에서 줄기세포가 탑재된 마이크로의료로봇을 개발하고, 이를 이용해 비침습적인 방식으로 손상된 관절연골을 치료하는 고속 고지향 치료방안을 제시했. 줄기세포 탑재가 가능한 마이크로로봇은 생분해성 다공성 구조체의 표면에 나노크기 자성입자가 코팅된 구조로 이뤄져 있다. 따라서, 개발된 마이크로로봇은 줄기세포 탑재능력과 함께 자기구동에 의한 환부에의 정밀이동능력을 지니고 있다는 게 연구진의 설명이다.

이 연구 결과를 바탕으로 동물 또는 사람에서 직접 분리해낸 줄기세포에 응용, 재현하면 추후 줄기세포 탑재 마이크로의료로봇에 의한 관절연골 치료가 가능할 것으로 기대된다.

박종오 전남대 마이크로의료로봇센터 소장은 “약물전달체(DDS)는 환부에의 약물 전달효율이 중요한데 마이크로의료로봇은 구체적인 표적에 대한 능동 이동기능을 가지고 있어 효율을 극대화할 수 있다”고 말했다.

노해섭 기자 nogary@