알약만 한 크기부터 현미경으로 봐야만 보이는 마이크로미터(㎛·100만분의 1m) 크기까지.

마이크로로봇들이 진화하고 있다. 얼핏 보기에는 너무 작아서 제 역할을 해낼 수 있을까 의심스럽지만 이들의 활약을 지켜본다면 손뼉이 절로 쳐질 것이다. 작은 몸집으로 우리 몸속의 보이지 않는 곳에 도달해 촬영을 하고 병을 치료하는 일을 해내기 때문. 인간을 위해 일하는 작지만 강력한 마이크로로봇을 만나본다.​

몸속 비밀 파헤치겠어!

3세대 다기능 캡슐 내시경. 한국마이크로의료로봇연구원 제공​

위내시경 검사는 일반적으로 입에 직접 호스를 밀어 넣는 방식으로 진행된다. 의식이 깨어있는 상태에서 입을 통해 식도와 위 등에 호스가 들어오는 것은 매우 불편하고 고통스러운 일. 이 때문에 약을 주사해 수면마취를 해서 위내시경 검사가 이뤄지기도 한다.

이처럼 복잡하고 힘든 내시경 진단이 알약 하나를 삼키는 것으로 대체될 수 있을 것으로 보인다. 최근 한국마이크로의료로봇연구원이 알약 모양의 3세대 다기능 캡슐 내시경을 개발했다.

3세대 다기능 캡슐 내시경은 질병을 진단할 뿐만 아니라 치료하는 데에도 쓰일 수 있다. 길이 약 2㎝의 내시경 로봇에는 실시간으로 사람의 몸속을 관찰할 수 있는 카메라뿐만이 아니라 병이 있는 부위의 조직을 채취해내고 약물을 주입하는 기능까지 갖췄다. 기존의 1세대 캡슐 내시경이 오직 진단만 가능했던 것과 비교해 그 기능이 한층 발전한 것. 이 캡슐 내시경은 캡슐 내에 따로 배터리를 가지고 있지 않다. 외부의 전자기장을 이용해 캡슐 내시경을 움직일 수 있는 것. 배터리를 내장하지 않은 덕분에 크기를 최소화할 수 있었다.​


임무 완료! 녹아서 사라져요

생분해성 마이크로로봇. DGIST 제공

생분해성 마이크로로봇의 암세포 치료 메커니즘 모식도​

항암치료는 암 환자들에게 필수적이지만 암세포가 있는 특정 부위만 치료하기 힘들며 치료 과정에서 건강한 세포까지 죽게 만든다는 부작용이 있다.

대구경북과학기술원(DGIST)이 개발한 생분해성 마이크로로봇은 항암치료의 이 같은 단점을 극복해내는 데 큰 역할을 할 것으로 보인다. 이 로봇의 크기는 약 150㎛로 현미경으로 봐야 겨우 관찰할 수 있을 정도로 작다.

DGIST 최홍수 교수 연구팀이 개발한 생분해성 마이크로로봇은 원하는 부위에서 고열치료 및 약물방출 조절이 가능하다는 특징을 가진다. 항암치료의 방법으로 가장 많이 쓰이는 약물치료는 몸의 순환기능에 의해 전달되기에 원하는 양만큼 특정 부위에 정확히 전달하기 어렵고 고열치료는 부작용이 적다는 장점이 있지만 특정 부위에 맞추어 고열을 전달하기 어렵다는 단점이 있었다.

최 교수 연구팀이 만든 생분해성 마이크로로봇은 외부 자기장을 이용한 무선제어방식으로 치료 부위에 정확하게 도달해 약물방출 및 고열치료를 하고 제 할 일을 마친 뒤에는 부작용 없이 체내에서 생분해돼 기존 치료법의 단점들을 극복해냈다.​


소리를 이용해 앞으로


마이크로 브리스틀 봇. 조지아공대 제공

눈에 잘 보이지 않는 것을 비유적으로 일컬을 때 흔히 ‘쌀알 같다’는 표현을 쓴다. 이 쌀 한 톨 보다 더 작은 로봇이 만들어졌다.

지난 7월 미국 조지아공대는 쌀알보다 작고 가벼운 ‘마이크로 브리스틀 봇’을 선보였다. 약 2㎜ 길이의 이 로봇은 내부에 배터리를 가지기에는 너무 작은 크기. 마이크로 브리스틀 봇은 전력을 공급받는 대신에 외부의 진동에 반응해 움직인다. 초음파, 음파 등의 소리가 일으키는 진동에 따라 스프링이 달린 4∼6개의 다리가 움직여 앞으로 나아가는 것. 진동의 주파수와 진폭 등을 변동시켜 움직임을 조정할 수 있다. 매우 작은 크기 덕분에 몸속에서 이동하며 외적으로는 보이지 않는 상처를 치료하는 데 사용될 수 있을 전망이다.​

▶어린이동아 이지현 기자 easy27@donga.com

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