우리 몸속에서 세포보다 작은 크기의 초소형 로봇이 자율주행하며 질병을 찾아내고 치료도 하는 것을 현실로 만들 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수) 연구팀이 유전자 신호를 감지해 스스로 '클러치'를 작동하는 스마트 생체 나노로봇을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 클러치는 기계의 엔진을 구동하는 핵심 요소로, 엔진의 동력을 로터(회전체)로 전달하거나 차단하는 장치다. 연구팀이 개발한 생체 나노로봇은 200㎚ 크기의 극미세 영역 내 엔진, 로터, 클러치 등 기계 장치를 탑재해 특정 질병 인자를 감지하고 세포와 결합해 생체 신호를 조절할 수 있다. 그동안 개발된 나노로봇에서는 클러치 기능을 구현하지 못했다. 연구팀은 독창적인 구조를 설계, 나노로봇에 클러치 장치를 탑재하는 데 성공했다. 화학적 합성법으로 제작한 이 나노로봇은 다공성 구형(多孔性 球形) 로터 안에 자성 엔진이 있고, 로터와 엔진은 각각 DNA로 코팅했다. 로터 표면의 구멍을 통해 환경인자가 내부로 유입돼 특정 유전자 신호를 감지하면, 로터와 엔진에 코팅된 DNA 가닥이 서로 결합해 엔진의 힘을 로터로 전달하는 클
신체 절단 환자의 의수(義手) 손가락 끝에 있는 센서를 통해 감지되는 물체의 온도를 남아있는 팔 부위로 전달해 환자가 온도를 감지하고 이에 반응할 수 있게 하는 기술이 개발됐다. 스위스 로잔 연방공대(EPFL) 실베스트로 미체라 교수와 솔라이만 쇼쿠르 박사팀은 12일 의학 저널 메드(Med)에서 판매되고 있는 전자 기기와 의수를 통합, 절단 환자가 수술 치료 없이 물체 온도를 느낄 수 있게 하는 온도 감지 장치 '미니터치'(MiniTouch)를 개발했다고 밝혔다. 공동 교신저자인 쇼쿠르 박사는 "의수에 온도 정보를 추가하면 촉감이 실제 손과 더 비슷해진다"며 "의수로 온도를 감지할 수 있으며 '이것은 내 손이다'라는 느낌을 더 높일 수 있고 다른 사람과의 접촉 등을 통해 인간관계 느낌도 개선할 수 있을 것"이라고 말했다. 감각을 느끼고 반응하는 감각 피드백은 절단 환자가 주변 환경을 탐색하고 상호작용하는 데 중요하다. 로봇공학이 의수·의족에 적용되면서 운동 등 기능이 손발에 가까워지고 있지만 온도 감지는 아직 미개척지 중 하나라고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이전 연구에서 남아 있는 팔 특정 부위에 열을 전달하면 손으로 온도를 느끼는 듯한 '유령 열 감각'이
퇴행성 질환을 유발하는 아밀로이드 섬유 단백질의 초기 불안정한 움직임과 같은 생명 현상을 분자 수준에서 실시간 관찰할 수 있는 기술이 개발됐다. 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 질환 발병 과정에 대한 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 육종민 교수 연구팀이 한국기초과학지원연구원, 포항산업과학연구원, 성균관대학교 약학대학 연구팀과 함께 그래핀을 이용해 알츠하이머 질병을 유발한다고 알려진 아밀로이드 섬유 단백질의 실시간 거동을 관찰할 수 있는 새로운 단분자 관찰 기술(single-molecule technique)을 개발했다고 최근 밝혔다. 단분자 관찰 기술은 단일 분자 수준에서 발생하는 현상을 관찰할 수 있는 기법이다. 생체 과정에 수반되는 단백질 간 상호작용, 접힘, 조립 과정 등을 이해하는 데 핵심적인 기술이다. 현재까지는 형광 현미경을 이용하거나, 단백질을 급속 냉동, 움직임을 고정해 분자 구조를 해석하는 초저온 전자현미경 기법이 활용됐다. 자연 그대로의 단백질을 특별한 전처리 없이 분자 단위에서 실시간 관찰할 수 있는 기술은 없었다. 연구팀은 차세대 소재로 주목받는 그래핀을 이용해 숙제였던 두꺼운 투과 막에 의한
단국대병원은 국내 최초로 방사선 뇌수술 장비인 'ZAP-X'를 도입한 데 이어 5일 방사선 수술센터 개소식을 열고 본격적인 운영에 들어갔다. 지난 1월 원자력안전위원회로부터 ZAP-X 방사선 수술센터의 방사선 발생장치에 대한 안전성 평가를 통과했으며, 지난달 31일 첫 환자 수술을 성공적으로 마쳤다. ZAP-X는 뇌종양에만 정확히 타깃을 잡아 저선량 방사선을 입체적으로 투여하며 뇌종양을 치료하는 최첨단 방사선수술 장비다. 기존의 방사선수술 장비는 차폐를 위해 지하 벙커나 1m 이상의 두꺼운 콘크리트 벽으로 둘러싸인 공간이 필요해 건설비용과 기간이 길었다. 반면, ZAP-X는 장비에 텅스텐 자체 차폐기능을 갖추고 있어 개방성이 있는 쾌적한 공간에 설치할 수 있다. 정위틀(외부 고정기구) 없이 시술하기 때문에 국소마취도 필요 없고, 전신마취를 해야 하는 개두술의 위험성이 있는 환자에게도 안전하게 시술할 수 있다. 피부나 두개골을 절개할 필요가 없어 출혈이나 감염 위험도 없다. 치료과정은 CT나 MRI 촬영을 하듯 누워만 있으면 되며, 치료 시간은 30분 이내에 끝난다. 단 한 번의 방사선 조사로 병변을 치료할 수 있어 통상적으로 1∼2일 정도 입원하거나, 입원
국내 연구진이 두개골에 구멍을 뚫어 뇌 깊숙이 전극을 삽입해야 하는 수술 대신 비침습적이면서 무선으로 뇌 신경세포를 활성화해 퇴행성 뇌 질환의 일종인 파킨슨병 증상을 완화할 수 있는 새로운 치료법을 제시했다. 기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수)과 곽민석 연구 위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀이 자기장을 이용해 뇌 심부 신경세포를 활성화해 파킨슨병 치료가 가능한 '나노-자기 유전학 기반 뇌심부자극술'을 개발했다고 4일 밝혔다. 외과적 수술인 뇌심부자극술(DBS)은 뇌 심부에 전극을 심고 흉부 피하에 설치되는 자극 발생기를 통해 뇌에 전기자극을 주는 방식으로, 신경세포 간 신호를 조절해 파킨슨병의 증상을 완화할 수 있다. 그러나 뇌출혈 및 조직 손상과 같은 심각한 부작용이 발생할 수 있다. 또 전기자극이 가해지는 동안에만 치료 효과가 유지된다는 단점이 있다. 연구진은 이전 연구에서 개발한 나노-자기 유전학 기술을 DBS에 적용하는 방법을 고안했다. 나노-자기 유전학은 자기장을 이용해 뇌의 특정 신경세포를 무선으로 활성화해 뇌 기능을 제어할 수 있는 기술이다. 운동 장애를 가진 파킨슨 쥐에 이 기술을 적용, 자기장
노인, 뇌졸중 환자, 외상 환자들의 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 착용자의 땀, 각질 등에도 끄떡없이 장기간 안정적으로 제어되도록 돕는 근전도 센서 기술이 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 정재웅 교수와 기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향받지 않는 고품질 전기 생리 신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들(Microneedle·머리카락과 굵기와 유사한 수준의 미세한 바늘로 구성된 패치) 센서를 개발했다고 최근 밝혔다. 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다. 기존 센서들은 오래 쓰면 신호 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받는다. 이러한 단점은 장시간 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다. 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용, 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 단단한 마이크로니들이 저항이 큰 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를
라이프시맨틱스는 '피부암 영상 검출·진단 보조 소프트웨어(SW)'의 병원 내 임상시험을 완료했다고 30일 밝혔다. 이에 따라 라이프시맨틱스는 다음 달 최종 임상시험 결과 보고서를 발표하고, 식품의약품안전처의 의료기기 인허가 과정을 진행할 예정이다. 이 소프트웨어는 라이프시맨틱스가 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원이 주관하는 인공지능(AI) 정밀 의료 관련 사업인 '닥터앤서 2.0'을 통해 구축한 의료 AI다. 고가의 장비 대신 스마트폰으로 촬영한 이미지로 피부암을 감별할 수 있다. 라이프시맨틱스는 경북대병원, 계명대 동산병원, 영남대병원에서 이 소프트웨어의 임상적 유효성을 평가해왔다. 라이프시맨틱스는 모발 밀도 분석 SW, 가정 혈압 예측 SW, 고혈압 합병증 예측 SW, 전립선암 발생 예측 SW에 대한 임상도 차질 없이 완료하겠다고 밝혔다.
인체에 안전하면서도 신체 기관별 맞춤형 제작이 가능한 의료용 접착제가 개발됐다. 포항공대(포스텍) 화학공학과·융합대학원 차형준 교수, 화학공학과 박사과정 양장우씨, 대구경북첨단의료산업진흥재단 신화희 선임연구원, 부경대 스마트헬스케어학부 송강일 교수 공동 연구팀은 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 '맞춤형 수중 생체 접착 패치'를 개발했다고 29일 밝혔다. 최근 체내 기관에서 발생한 구멍과 상처를 봉합하기 위한 접착제 연구가 활발하게 진행되고 있다. 의료용 생체접착제는 체내 수중환경에서도 강력한 접착력을 유지하면서도 생분해 시간을 조절할 수 있어야 한다. 차형준 교수 연구팀은 세계 최초로 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 의료용 접착제를 개발한 뒤 연구를 확장해 왔다. 연구팀은 이번 연구에서 홍합 접착 단백질과 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산을 결합해 맞춤형 접착패치를 제작했다. 이 패치는 건조한 상태에서는 접착력이 없지만 몸속처럼 습도가 높은 환경에서는 강력한 접착력을 지닌다. 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산 비율을 조절하면 생분해 시간과 기계적 경도 등 특성을 자유롭게 조절할 수도 있다. 신체 기관별 구조와 생물학적 환경을 고려한 맞춤형 접착제 시스템도 도
금 간 뼈에 '뼈 반창고' 같은 역할을 할 수 있는 신소재가 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 전남대 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수팀과 함께 하이드록시아파타이트(HAp)의 고유한 골 형성 능력을 활용, 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 압전(壓電) 생체 모방 지지체를 개발했다고 26일 밝혔다. 하이드록시아파타이트는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로, 생체 친화적 특징이 있다. 충치를 예방해 치약에도 쓰이는 미네랄 물질이다. 앞선 압전 지지체 연구들은 압전성이 뼈 재생을 촉진하고 골 융합을 향상하는 효과를 다양한 고분자 기반 소재에서 확인했지만, 최적의 골조직 재생에 필요한 복잡한 세포 환경을 모사하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 하이드록시아파타이트 고유의 골 형성 능력을 활용해 생체의 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발해 새로운 방법을 제시했다. 연구팀은 하이드록시아파타이트를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다. 이 공정으로 제작한 유연하고 독립적인 지지체는 실험 쥐를 대상으로 한 체외 및 체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 잠재력을 입증했다. 연구팀은 이 지지체의 골 재생 효과 원인도 밝