▲ TBY-로봇이 트윈 엔진을 활용해 염증 부위로 이동한다(이미지=SIAT)

중국과학원 선전선진기술연구원(SIATㆍShenzhen Institute of Advanced Technology) 연구팀이 몸 속에 있는 염증 부위를 자율적으로 탐색하고, 약물을 전달할 수 있는 자체 적응형(self-adaptive) 마이크로/나노 로봇을 개발했다고 22일 밝혔다.

중국과학원 선전선진기술연구원(中国科学院深圳先进技术研究院) 산하 의약소 나노의료기술연구센터 연구진은 연구 성과를 2월 22일자 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)지에 게재했다.(논문 제목:Twin-bioengine self-adaptive micro/nanorobots using enzyme actuation and macrophage relay for gastrointestinal inflammation therapy)

연구팀이 개발한 ‘TBY-로봇’(twin-bioengine yeast micro/nanorobot)은 생물학적 효소와 대식세포엔진 절환(EMS·enzyme-macrophage switching)을 통해 인체의 다중생리학적 장벽을 뚫고 들어가 염증 병소에 약물을 전달할 수 있다.

▲ TBY-로봇의 개념도(이미지=SIAT)

연구진은 포도당 산화효소와 카탈라아제를 항염증성 나노입자 효모 마이크로 캡슐 표면에 비대칭적으로 고정시켜 TBY-로봇을 만들었다. 균일한 포도당 농도에서 효소의 야누스 분포는 장내 천연 포도당 분해를 촉매하여 TBY-로봇의 자가 추진 운동을 유도하는 지역적(local) 포도당 농도를 생성한다. TBY-로봇은 장내 점액 장벽을 통과한 다음 마이크로폴드 세포 트랜스시토시스(microfold cell transcytosis)에 의해 장내 상피 장벽을 통과한다.

연구팀은 대장염과 위궤양을 갖고 있는 쥐를 대상으로 실험한 경과 TBY 로봇이 병변 부위의 약물 축적을 약 1000배 증가시켜 염증을 현저하게 약화시키고 병리 현상을 개선했다고 밝혔다. 또한 자기 적응형 TBY 로봇이 위장 부위 염증 및 기타 염증성 질환의 정밀한 치료를 위한 안전하고 유망한 전략이 될 것으로 기대한다고 밝혔다.

이번 연구는 중국 국가자연과학기금위원회, 과학기술부, 광둥성 과학기술청, 선전시 과학기술혁신위원회 등 과학기술 프로젝트의 지원을 받았다.