▲ 연구팀이 돼지의 신장에 다양한 물질을 3D프린팅하는 과정을 시연하고 있다.(사진=UNSW)

호주 뉴사우스웨일스대(UNSW Sydney) 연구팀이 사람의 몸 안에 있는 장기에 생체재료를 3D 프린팅할 수 있는 작고 유연한 소프트 로봇을 개발했다고 밝혔다.

3D 바이오프린팅은 생체의학 부품을 바이오잉크로 제작해 천연조직과 같은 구조를 만드는 과정으로, 주로 조직공학 및 신약 개발 등에 활용된다.

UNSW 연구팀은 내시경처럼 몸 안에 삽입할 수 있으며, 내부 장기와 조직의 표면에 직접 다층 생체재료를 전달할 수 있는 능력을 갖춘, 작고 유연한 3D 바이오 프린터인 ‘F3DB’를 제작했다.

이번에 개발한 F3DB 개념 증명(proof-of-concept) 장치는 뱀처럼 유연한 로봇 팔의 끝 부분에 바이오잉크를 '프린팅'할 수 있는 기동성이 높은 회전형 헤드를 갖고 있다. 시판용 내시경(약 11~13mm)과 직경이 비슷해 사람의 위장관에 삽입할 수 있다.

연구팀은 이 장치를 이용해 돼지의 신장(kidney) 표면에 다양한 생체재료를 3D 프린팅했으며 인공 결장(結腸)에도 이 장치를 실험했다. 이 장치는 소프트 로봇 팔 끝에 직접 장착된 3축 프린팅 헤드를 갖고 있다. 세 방향으로 움직일 수 있는 부드러운 인공 근육으로 구성된 이 프린팅 헤드는 데스크톱 3D 프린터와 유사하게 동작한다. 연구팀은 F3DB를 잠재적으로 일체형 내시경 수술 도구로 활용할 수 있는 방법도 시연했다.

소프트 로봇팔은 유압 장치로 인해 구부러지거나 뒤틀릴 수 있으며, 필요한 길이로 제작할 수 있다. 다양한 유형의 탄성 튜브와 패브릭을 사용해 강성을 미세하게 조정할 수 있다.

연구팀은 5~7년 내 작은 피부 절개나 자연적인 구멍을 통해 접근이 어려운 신체 내부에 접근하는 데 이 기술을 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구 성과는 전문 저널인 '어드밴스드 사이언스'에 발표됐다.