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MIT, 뇌혈관 삽입용 실 모양 소프트 로봇 개발'사이언스 로보틱스'에 연구 성과 게재
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승인 2019.08.29  17:05:21
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MIT 과학자들이 뇌혈관으로 밀어넣을 수 있는 실(thread) 모양의 소프트 로봇을 개발했다.

실처럼 길고 얇은 이 로봇은 외부에서 자석을 이용해 조작할 수 있으며 뇌혈관 안을 이동하면서 혈전을 제거하거나 치료용 약물을 투입하는 데 활용될 수 있다. 급성 뇌졸중 환자나 뇌경색 환자들의 뇌수술 또는 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

'MIT 뉴스'에 따르면 ‘쉬엔허 자오(Xuanhe Zhao)’ MIT 교수와 김윤호 연구원 등 연구진은 뇌혈관을 이동할 수 있는 실 모양의 소프트 로봇을 개발하고 관련 연구 성과를 전문 저널인 ‘사이언스 로보틱스’에 게재했다.

쉬엔허 자오 교수는 “뇌졸중은 미국에서 5번째 사망의 원인이고 신체 장애의 중요한 원인중 하나”라며 “급성 뇌졸중 발생시 90분 이내에 치료가 이뤄지면 환자의 사망률을 크게 줄일 수 있다”고 말했다. 그는 “만일 골든아워에 뇌의 혈관 부분에 생긴 혈전을 뚫어주면 영구적인 뇌손상을 막을 수 있다”고 말했다.

의사들은 그동안 환자의 동맥을 통해 얇은 유도선(가이드 와이어)으로 삽입하는 방식으로 뇌혈관 수술을 진행해왔다. x-레이 영상과 형광 투시경을 이용해 유도선을 뇌의 손상된 부위로 이동시켰다. 하지만 이 과정은 수동으로 이뤄지기 때문에 수술 의사의 고도의 기량이 요구된다. 게다가 장시간 형광 투시경에서 방출되는 방사선에 노출되는 위험도 감수해야 한다.

의료용 유도선은 일반적으로 금속 합금으로 만들어지고 폴리머로 코팅이 된다. 이 같은 장치가 뇌 혈관안으로 들어가면 마찰이 발생하고 상처를 입힐 수도 있다. 비좁은 공간에선 유도선이 앞으로 전진하지 못하고 막혀버릴 수도 있다.

MIT 연구진은 생체 적합성을 지닌 코팅 재료인 하이드로젤(hydrogel)과 3D 프린팅 자성(마그네틱) 활성화 물질을 활용해 실 모양의 소프트 로봇을 만들었다. 외부에서 자석을 조작하는 방식에 따라 로봇은 혈관안을 유연하게 움직일 수 있다.

연구팀은 사람의 뇌혈관을 모사한 실물 크기의 복제물을 제작하고 소프트 로봇을 테스트했다. 실 모양의 로봇은 니켈-티타늄 소재로 제작돼 유연한 움직임이 가능하다. 90%의 물로 이뤄진 하이드로젤로 코팅했기 때문에 마찰력도 작아 인체에 손상을 덜 준다는 설명이다.

김윤호 연구원은 “로봇 실을 통해 혈전을 축소할 수 있는 약물을 투입하거나 레이저광을 이용해 막힌 부분을 뚫을수 있을 것”이라고 말했다. 연구팀은 이 같은 기능을 구현하기 위해 실의 핵심 재료인 니켈 티타늄 합금을 광섬유로 교체해 실험을 진행했다. 외부에서 자석으로 실을 조작하고 레이저를 활성화할 수 있었다는 설명이다.

국내 소프트 로봇 분야의 권위자인 서울대 조규진 교수는 이번 연구와 관련해 “매우 복잡한 구조를 갖고 있는 뇌 혈관은 일반적인 상업용 카테타로는 도달하기 힘들다”며 “이번 연구는 수술 부위를 절개하지 않고도 수술을 할 수 있는 가능성과 잠재력을 제시한 것”이라고 평가했다. 이번 연구는 전미과학재단(NSF)과 미 해군연구소 등의 자금 지원을 받아 이뤄졌다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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