코넬 대, 암 표적에 약물 전달 마이크로 로봇 개발 Micro-robots propelled by air bubbles and ultrasound
기포와 초음파에 의해 추진
몇몇 엔지니어들은 새의 비행과 벌 둥지의 구조에서 그 영감을 발견했다.
농업생명과학대학 생물환경공학 교수인 Mingming Wu가 이끄는 팀은 초음파에 의해 구동되고 조종될 수 있는 세포 크기의 로봇을 만들었다. 작은 몸집에도 불구하고, 박테리아와 정자에 의해 움직임의 영감을 받은 이 마이크로 로봇 수영선수들은 언젠가 표적 약물 전달을 위한 엄청난 새로운 도구가 될 수 있을 것이다.
그 팀의 논문인 "생물학적으로 영감을 받은 마이크로 로봇 수영선수들이 초음파 파동에 의해 원격으로 제어된다"는 9월 22일 왕립화학회 간행물인 랩 온 어 칩에 게재되었다.
그 논문의 주요 저자는 전 박사후 연구원 타오 루오이다.
10년 이상 동안, Wu의 연구실은 박테리아에서 암세포에 이르는 미생물이 그들의 환경에 이주하고 의사소통하는 방법을 연구해왔다. 궁극적인 목표는 인체에서 항법할 수 있는 원격으로 조종되는 마이크로 로봇을 만드는 것이었다.
"우리는 요즘 새보다 더 좋은 비행기를 만들 수 있다. 하지만 아무리 작은 규모라도, 자연이 우리보다 훨씬 더 잘하고 있는 많은 상황들이 있다. 예를 들어, 박테리아는 일을 하는 방법을 완벽하게 하기 위해 수십억 년 동안 진화해 왔다,"라고 우는 말했다. "그것 때문에 우리는 실제로 비슷한 것을 만들 수 있다고 생각하게 되었다. 암세포와 같은 표적 부위에 약을 보낼 수 있다면 그만큼 많은 부작용이 없을 것이다."
그들의 보다 기발한 특성 중 하나는 박테리아가 1초에 몸길이의 10배를 헤엄칠 수 있고 정자는 흐름에 역행할 수 있다는 사실이라고 우 교수는 말했다.
Wu의 연구팀은 처음에 박테리아가 편모를 사용하여 스스로를 움직이는 방식을 모방한 마이크로 로봇을 디자인하고 3D 프린팅하려고 시도했습니다. 하지만, 거추장스러운 비행기가 너무 새 같아서 날 수 없었던 초기 비행사들처럼, 그 노력은 무너졌다. Luo가 Wu의 연구실에 합류했을 때, 그들은 문자 그대로의 접근 방식을 탐구하기 시작했다. 가장 큰 장애물은 그것을 어떻게 작동시키느냐였다. 사람이 걸을 수 있기 전에 기어 다녀야 하기 때문에, 마이크로 로봇은 수영을 하기 전에 에너지를 얻을 필요가 있다.
"박테리아와 정자는 기본적으로 주변 액체의 유기 물질을 소비하고, 그것은 그들을 작동시키기에 충분합니다,"라고 우는 말했다. "하지만 공학적 로봇에게는 어렵다. 왜냐하면 로봇들이 배터리를 들고 다니면 너무 무거워서 움직일 수 없기 때문이다."
그 팀은 고주파 음파를 사용하자는 생각을 떠올렸다. 초음파는 조용하기 때문에 실험실에서 쉽게 사용할 수 있다. 추가 보너스로, 그 기술은 미국 식품의약국에 의해 임상 연구에 안전한 것으로 간주되어 왔다.
하지만, 그 팀은 제작 과정에 당황했다. 코넬 나노스케일 과학기술시설(CNF)과 함께 일하면서 루는 포토리소그래피로 시제품을 만들려고 했지만 시간이 많이 걸렸고 그 결과는 쓸모가 없었다.
황기철 콘페이퍼 에디터
Ki Chul Hwang Conpaper editor
(Source:
https://news.cornell.edu/stories/2021/09/micro-robots-propelled-air-bubbles-and-ultrasound)
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