DGIST,생분해성 항암치료 마이크로 로봇 개발/ 서브T 챌린지, KAIST '팀 코스타' 2위 VIDEO:SubT Challenge Explorer

DGIST,생분해성 항암치료 마이크로 로봇 개발

원하는 부위로 찾아가 약물전달 및 고열치료 병행

     DGIST 최홍수 교수 연구팀이 원하는 부위에서 고열치료 및 약물방출 조절이 가능한 생분해성 마이크로로봇을 개발하는데 성공했다.

이번 연구 성과는 고열치료를 통한 암세포치료 뿐만 아니라 치료약물도 정교하고 체계적으로 조절 가능해 항암치료의 효율과 안전성을 높일 것으로 기대된다. 항암치료는 약물 및 고열치료, 방사선, 수술 등 여러 방법으로 치료가 행해지고 있다. 그 중 약물치료는 가장 많이 쓰이는 방법이나 약물은 신체의 순환기능에 의해서만 전달되기에 원하는 양만큼 특정 부위에 정확히 전달이 어렵다. 또한 고열치료는 부작용이 적어 최근 각광받고 있지만 특정 부위에 고열을 정확히 전달하기 어렵다는 단점이 있다.

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수(좌), 박종언 학위연계과정학생(우)

이러한 한계를 극복하고자 DGIST 최홍수 교수 연구팀은 3D레이저 리소그라피 공정으로 자성나노입자와 약물을 탑재할 수 있는 3차원 생분해성 마이크로로봇을 개발했다.

마이크로로봇을 체내에서 직접 사용하려면 마이크로로봇이 사용 후에는 체내에서 분해되거나 회수되어 추가적인 유해효과를 최소화시켜야 한다. 이에 연구팀은 마이크로로봇의 소재를 생분해성 폴리머로 제작하여 제 할 일을 다 한 로봇이 부작용 없이 체내에서 생분해될 수 있도록 설계했다. 또한 외부자기장을 이용한 무선제어방식으로 체내에서 빠르고 정밀하게 약물을 이송 가능한 것도 장점이다.

특히 원하는 부위에 도달한 로봇에 고주파의 교반자기장(Alternating magnetic field)을 걸어주면 마이크로로봇에 탑재된 자성나노입자로부터 발생된 열이 주변의 온도를 올려 국부 고열치료를 수행할 수 있도록 설계했다. 추가로 교반자기장의 강도와 노출시간을 조절하여 약물 방출을 정확하게 조절할 수 있도록 설계한 점이 이번 연구의 큰 성과다.

연구팀은 개발된 마이크로로봇이 체외에서 배양한 암세포에 마이크로로봇을 사용한 고열치료가 암세포 치료에 유의미한 효과가 있음을 확인했으며, 교반자기장으로 인해 조절된 각각의 다른 약물방출모드의 치료적인 효능을 확인하는 것에 성공했다.

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구결과를 통해 기존의 암세포 치료방법의 단점을 개선시켜 암세포 치료의 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다” 며 “앞으로도 지속적으로 병원 및 관련 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템을 개발하는데 노력하겠다”고 말했다.

이번 연구는 로봇공학전공 박종언 학위연계과정학생이 제1저자로, DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터 김진영 선임연구원이 교신저자로 참여했다.연구 결과는 국제과학학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials’에 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 산업통상자원부의 지원으로 수행됐다.

정원영  robot3@irobotnews.com 로봇신문사

서브T 챌린지, 터널 서킷서 '팀 익스플로러' 1위 차지

KAIST가 속한 '팀 코스타'는 2위

     미 국방부 산하 '방위고등연구계획국(DARPA)'이 주최하는 ‘서브T 챌린지(Subterranean Challenge)'의 막이 본격 올랐다.

지난주 치러진 1차 경기(터널 서킷)에서 카네기멜론대와 오레곤주립대 선수들로 구성된 '팀 익스플로러'가 가장 좋은 점수를 획득했다.

팀 익스플로러의 지상 이동 로봇

DARPA 서브T 챌린지 홈페이지에 따르면 따르면 지난 15일부터 22일까지 피츠버그 광산 지역에서 진행된 ‘터널 서킷(tunnel Circuit)’ 경기에는 8개국에서 온 11개팀이 참가해 실력을 겨뤘다. 이번 터널 서킷 경기에선 카네기멜론대와 오레곤주립대 등으로 구성된 ‘팀 익스플로러(Team Explorer)가 1위를 차지했다. 우리나라 카이스트 선수들이 속해 있는 '팀 코스타(Team CoStar)'는 2위를 차지했다. 팀 코스타는 제트추진연구소, 캘리포니아공대, MIT, 카이스트 등의 선수로 구성되어 있다.

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터널 서킷에는 총 20대의 무인 비행시스템(드론)과 64대의 지상이동 로봇, 1개의 자율 소형 비행선이 등장했다. 참가팀들은 이들 로봇과 드론, 비행선을 이용해 지하 공간에 대한 매핑 작업, 주최 측이 설치한 인공물의 위치 확인 작업 등을 수행했다. 인공물의 위치를 5m 이내의 정확도로 찾아야 임무를 수행한 것으로 인정받는다. 터널 시킷에선 각 팀별로 총 4번 경선에 참여해 가장 좋은 성적을 최종 점수로 인정받는다.

터널 서킷 팀별 순위와 점수

1위를 차지한 팀 익스플로러는 총 40개의 인공물 가운데 25개를 찾아냈으며 2위를 차지한 팀코스타는 11개를 찾아냈다.

‘서브T 챌린지’는 지하 인공 터널, 도심 지하에 건설된 사회 기간 시설, 자연 동굴 등 지하에서 자율성, 주변 인식, 네트워킹, 매핑, 모빌리티 등 종합적인 기술 경쟁을 펼치는 대회다. 

대회는 크게 터널 서킷(tunnel Circuit), 도심 서킷(Urban Circuit), 동굴 서킷(Cave Circuit)에서 진행된다. 터널 서킷이 마무리됨에 따라 향후 대회에서 어떤 팀이 두각을 나타낼지 주목된다. 어번 서킷은 내년 2월, 동굴 서킷은 내년 8월 열리며 최종 결승전은 2021년 8월 열린다. 각 트랙 참가자들은 터널 서킷 등 3개의 서킷 과제를 수행하면서 통과해야 한다. 실제 지하공간에서 치러지는 트랙 경기의 상금은 최대 2백만 달러(별로 진행되는 버츄얼 트랙 우승 상금은 최대 150만 달러)다.

장길수  ksjang@irobotnews.com 로봇신문사  케이콘텐츠