혈관 속 움직이는 실모양 로봇 개발…"자기장으로 움직임 제어"

혈관처럼 좁고 구불구불한 구조의 내부를 다닐 수 있는 실 모양의 로봇이 개발됐다. 추가 연구를 통해 임상에 적용되면 뇌혈관 시술 등에 활용될 수 있을 전망이다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진은 이런 연구 결과를 29일 국제학술지 '사이언스 로보틱스'(Science Robotics)에 발표했다.

뇌혈관 모형 속에 들어있는 실 모양 로봇 [김윤호 MIT 연구원 제공]


현재 막힌 혈관을 뚫는 시술 등을 할 때는 의료용 가이드 와이어를 쓴다. 이 와이어는 합금 표면에 고분자를 입혀 만든 것으로 잘 구부러지지 않아 의사가 직접 방향과 위치를 조절하며 시술해야 한다. 또 뇌혈관처럼 좁고 구조가 복잡한 경우에는 활용하기가 어렵다.

이런 한계를 극복하고자 연구진은 잘 휘어지면서 지름은 500㎛(마이크로미터=100만분의 1ｍ) 정도인 가느다란 새 시술용 로봇을 만들었다. 지름이 80㎛ 정도인 니켈-티타늄 합금에 자성 입자를 섞은 고분자를 코팅한 것이다.

로봇이 혈관 속을 이동할 때 마찰을 줄일 수 있게 표면에 하이드로젤을 입혔다. 하이드로젤은 90% 이상이 물 성분인 투명하고 물렁물렁한 물질로, 생체 적합성이 뛰어나 바이오 및 의료 연구에서 다양하게 활용되고 있다.

산업용 장비를 이용하면 로봇의 지름을 300㎛ 이하로 제작하는 것도 가능하다는 게 연구진의 설명이다.

자성 입자가 포함된 만큼, 이 로봇은 외부의 자기장을 이용해 방향을 빠른 속도로 자유롭게 바꿀 수 있다. 자기장은 자기공명영상(MRI)같이 이미 의료분야에서 널리 활용되고 있다.

밀리미터(㎜) 수준의 실 모양 소프트 로봇이 복잡한 혈관 구조 내부를 동맥류를 따라 방향을 찾아 움직이는 모습을 설명하는 그림. [김윤호 MIT 연구원 제공]


연구진은 뇌혈관을 실물 크기로 만든 모형에서 로봇의 움직임을 테스트했다. 로봇은 지름이 2.5㎜ 정도인 뇌혈관 모형 속에서 움직였고, 혈관이 갈라진 부분에서는 원하는 방향으로 이동하는 것도 가능했다.

연구진은 동물 실험 등을 통해 생체 내에서도 로봇의 성능을 확인할 계획이다.

논문 제1 저자인 김윤호 연구원은 "원격 조종이 가능한 이 로봇으로 뇌졸중 환자 등을 위한 뇌혈관 시술을 가능하게 하는 게 연구의 장기적인 목표"라고 밝혔다.

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