스스로 질병 찾아 치료하는 초소형 로봇 나왔다

기초과학硏, 유전자 신호 감지 자가 클러치 작동로봇 개발

클러치 나노로봇 크기를 나타낸 모식도. 기초과학연구원 제공

[충청투데이 박현석 기자] 스스로 질병을 찾아내고 치료도 하는 세포보다 작은 크기의 초소형 로봇이 개발돼 공상과학 영화에서나 등장할법한 이야기가 곧 현실이 될 전망이다.

14일 기초과학연구원에 따르면 나노의학 연구단 천진우 단장 연구팀은 유전자 신호를 감지해 스스로 클러치를 작동하는 생체 나노로봇을 세계 최초로 개발했다.

로봇은 200㎚ 크기의 극미세 영역 내 엔진, 로터(회전체), 클러치 등 기계 장치를 탑재해 특정 질병 인자를 감지하고 세포와 결합해 생체 신호를 조절할 수 있다.

클러치는 엔진의 동력을 로터로 전달(go) 혹은 차단(stop)하는 장치로 그동안 개발된 나노로봇에서는 클러치 기능을 구현하지 못했다.

연구진은 독창적인 구조를 설계함으로써 나노로봇에 클러치 장치를 탑재하는 데 성공했다. 화학적 합성법을 통해 제작된 나노로봇은 다공성 구형 로터 안에 자성 엔진이 있으며, 로터와 엔진은 각각 DNA로 코팅되어 있다. 로터 표면의 구멍을 통해 환경인자가 내부로 유입되어 특정 유전자 신호를 감지하면, 로터와 엔진에 코팅된 DNA 가닥이 서로 결합해 엔진의 힘을 로터로 전달하는 ‘클러치’ 역할을 한다.

DNA 클러치가 작동하면 엔진에서 발생하는 피코 뉴턴(pN)의 힘이 로터로 전달되어 나노로봇이 헬리콥터의 프로펠러처럼 회전한다. 자성을 가진 엔진을 사용했기 때문에 인체 외부에서 자력을 이용해 무선으로 로봇 제어가 가능하다. 자기장의 방향에 따라 회전력의 발생 방향을 자유자재로 바꿀 수도 있다.

이렇게 구동하는 나노로봇은 세포와 결합해 생체 신호를 기계적으로 조절할 수 있다.

질병 인자에 해당하는 특정 마이크로 RNA 유전자가 존재하는 경우, 클러치 나노로봇이 이를 감지하고 스스로 작동해 세포의 유전자 활성화를 유도한다.

DNA 클러치는 20개의 염기서열로 이루어져 있어 무한대에 가까운(420≈1조 개) 질병 인자를 감지하도록 프로그래밍할 수 있다.

박현석 기자 [e-mail]