한국마이크로의료로봇 실용화기술개발센터

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소개

마이크로의료로봇 실용화기술개발센터
를 소개합니다.

사업개요 연구목표 및 내용

마이크로의료로봇 실용화기술개발센터는 연구개발 및 기업지원 인프라를 보유하고, 기술이전/상용화 경험을 갖춘 전문 공공연구기관 주도의 사업수행을 하는 센터입니다

소식

12.192022

마이크로로봇에 의한 간종양 색전입자의 정밀 전달기능 개발

한국마이크로의료로봇연구원 ( 원장 박종오 ) 과 전남대학교 로봇연구소 ( 최은표 교수 ) 존스홉킨스의대 공동연구팀은 X-ray 실시간 이미징 , 자기공명영상 (MRI) 이 가능한 색전입자 ※ 를 정밀전달하기 위한 의료용 마이크로로봇 ♦ 을 개발하는데 성공했다 . ※ 색전입자 : 혈관내 혈류를 차단하기 위한 마이크로미터 크기의 구형 물질 ♦ 의료용 마이크로로봇 : 나노미터 (nm) 부터 밀리미터 사이의 크기로 , 인체 내의 질병 부위에만 정확하게 약물을 전달할 수 있는 의료용 미세로봇 본 연구는 간암치료중 가장 빈도가 높은 치료법인 간동맥화학색전술 ※ 의 한계인 색전입자 전달 효율성 저하 , 카테터에 의한 혈관 손상 및 2 차 감염의 위험 , 그리고 X-ray 나 MRI 를 통한 색전입자 이미징의 어려움 등을 극복하기 위해 마이크로의료로봇 기술을 도입함으로써 이러한 한계들을 극복하고 , 색전술의 자동화 및 표준화가 가능할 것으로 기대된다 . ※ 간동맥화학색전술 (Transcatheter arterial chemoembolization; TACE) 은 색전물질을 종양 근처의 혈관 내에 주입하여 혈관을 막고 종양영역으로의 혈류를 차단시켜 종양을 사멸시키는 수술법으로 , 절제가 불가능한 경우나 수술 전의 치료 , 수술 후 재발한 경우 시행되는 수술법이다 . 이번 연구는 보건의료 R&D 사업 ( 마이크로의료로봇 실용화 공통기반 기술개발센터 , HI19C0642, 사업주관 : 한국마이크로의료로봇연구원 ) 을 통해 수행되었으며 , 세계적 권위의 다학제적 국제 학술지 ‘ 사이언스 어드밴시스 (Science Advances, IF : 14.980)’ 에 2022 년 11 월 18 일에 게재되었다 . 간암의 치료방법 중의 하나인 카테터를 통한 간동맥화학색전술 (Transcatheter arterial chemoembolization; TACE) 은 색전물질을 종양 근처의 혈관 내에 주입하여 혈관을 막고 종양영역으로의 혈류를 차단시켜 종양을 사멸시키는 수술법으로 , 절제가 불가능한 경우나 수술 전의 치료 , 수술 후 재발한 경우 시행되는 수술법이다 . 하지만 기존 수술법은 색전입자 전달 효율성 저하 , 카테터에 의한 혈관 손상 및 2 차 감염의 위험 , 그리고 X-ray 나 자기공명영상 (MRI) 을 통한 색전입자의 이미징이 불가능하다는 한계들이 있다 . 특히 , TACE 수술은 미세 종양 혈관을 초선택 (Superselection) 하는 것이 중요한데 , 이를 위한 카테터 접근이 의료진의 의술에 의존하기 때문에 제한적이고 , 이를 위한 다년간의 수술 훈련이 필요하다 . 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 외부 전자기장에 의하여 능동 정밀조향이 가능하고 , X-ray 실시간 이미징 , 자기공명영상 , 선택적 약물 방출이 가능한 마이크로의료로봇을 개발하였다 . 본 마이크로의료로봇의 기술을 활용 할 경우 의료진의 컨디션에 의존하던 TACE 수술법의 자동화 및 표준화가 가능하여 의료진 및 환자의 피로도와 부담감을 줄일 수 있을 것이라 예상한다 . 이번 연구의 제 1 저자로 참여한 한국마이크로의료로봇연구원 고광준 박사는 “ 이번에 개발된 마이크로로봇은 간동맥화학색전술에서 이용되어 오던 기존 색전입자에 여러 기능을 추가한 것으로 상용화된다면 , 높은 간암 치료 효과를 보일 수 있을 것이라 기대한다 .” 라고 설명했다 . 본 연구에서 교신저자로 참여한 전남대학교 로봇연구소의 최은표 교수는 “ 본 마이크로의료로봇 플랫폼을 간 종양 뿐 아니라 색전 수술이 필요한 다양한 질환에 확장하고 , 색전 수술의 자동화 및 표준화를 통해 수 년이 걸리는 의료진들의 색전 수술 훈련기간을 단축하여 바로 쉽게 사용 할 수 있도록 개발을 이어갈 것 ” 이라고 말했다 . 국내 마이크로의료로봇 분야를 이끌어오고 본 사업 총괄책임자인 박종오 한국마이크로의료로봇연구원장은 “ 첨단기술인 마이크로의료로봇을 적용하여 실제 의료 시술의 효율을 크게 올릴 수 있어 시술 정밀도 향상과 마이크로의료로봇의 실용성을 확보하게 되었다 ” 고 소감을 밝혔다 .
04.132021

생체소재 기반 인공근육 성능의 한계 돌파구 마련

한국마이크로의료로봇연구원 ( 원장 박종오 ), 전남대학교 최은표 교수 연구팀과 중국 절강이공대학 (Zhejiang Sci-Tech U.) Qinchuan Li, Fan Wang 교수 연구팀은 공동연구를 통해 매우 낮은 전압에서 세계 최고의 변형률을 갖는 생체소재 기반 인공근육을 개발하였다 . 연구팀은 생분해 / 생적합성 소재인 박테리아 셀룰로스 기반의 소프트 액추에이터에 전도성 고분자인 폴리피 (Polypyrrole) 을 코팅하여 세계 최고 수준의 변형률과 반응 속도를 갖는 이온성 소프트 액추에이터 ( 인공근육 ) 을 개발했다 . - 박테리아 셀룰로스는 박테리아 세포벽의 중요성분을 구성하는 섬유소이며 생체적합성이 우수해 인공장기와 같은 생체재료 활용이 기대되는 소재임 . 또한 3 차원 나노 망구조로 인해 표면적이 크며 고강도 고탄력 특성으로 차세대 소재로 각광받고 있음 . 연구 성과는 소재분야 저명 국제학술지인 Advanced Functional Materials( 영향력 지수 16.836) 2021 년 31 호 (3 월 24 일 ) 표지 논문으로 선정 되었다 . ※ 논문제목 ( 영문 ) : Ultralow Voltage High ‐ Performance Bioartificial Muscles Based on Ionically Crosslinked Polypyrrole ‐ Coated Functional Carboxylated Bacterial Cellulose for Soft Robots (Fan Wang, Qinchuan Li, Jong-Oh Park, Shaohui Zheng, Eunpyo Choi) 본 연구는 보건복지부의 ‘ 마이크로의료로봇 실용화기술개발사업 ’ 중 ‘ 마이크로의료로봇 실용화 공통기반 기술개발 센터사업 ( 총괄책임자 박종오 )’ ( 과제 번호 : HI19C0642) 와 중국 국립자연과학재단 등의 지원으로 수행됐다 . 본 연구는 인공근육 구조 설계 , 박테리아 셀룰로스 구조체 제작 및 표면처리 , 인공근육을 이용한 구동기 구동실험 등 , 전통적인 로봇공학에 기반한 화학과 생물학 등의 다학제적 전공들이 결합된 로봇공학 기반 융합연구 형태로 추진되었다 . 본 연구를 주도한 최은표 교수는 “ 본 기술은 의료용 수술로봇 , 헬스케어용 웨어러블 장치등 다양한 분야에서 핵심원천 기술로 활용될 것으로 기대된다 ” 며 “ 실용화를 위해서는 높은 변형률 뿐 아니라 큰 힘을 낼 수 있는 연구도 계속 진행되어야 한다 ” 고 말했다 .
03.162021

질환 맞춤형 마이크로로봇 형상 최적화 기술 세계최초 개발

한국마이크로의료로봇연구원 및 전남대학교 로봇연구소 연구진은 질환에 따라 형상을 최적화한 치료제 정밀전달용 마이크로로봇을 세계최초로 개발에 성공했다 . 소재 개발과 치료제 전달에 치우친 기존 마이크로로봇 연구에 질환별 로봇 형상을 최적화하여 치료제의 전달효율을 높이는 마이크로로봇 설계기술을 제시하여 마이크로로봇 기술을 한 단계 끌어올렸다 . 구체적으로 고형암인 간종양 색전시술과 무릎연골재생을 위한 줄기세포 시술에 적용되었으며 다양한 실험을 통해 그 성능을 확인하였다 . 본 연구는 질환에 따라 치료제 전달에 최적화된 마이크로로봇의 모델을 최초로 제시했다는 데 그 의미가 있으며 , 향후 전반적인 마이크로의료로봇 분야에 활용이 될 예정이다 . 이번 연구의 제 1 저자로 참여한 고광준 연구원 ( 한국마이크로의료로봇연구원 , 전남대학교 로봇연구소 ) 는 “ 마이크로의료로봇이 원천기술에만 머물지 않도록 전임상 실험에 적용하여 유효성을 평가할 예정 ” 이라고 밝혔다 . 총괄 교신저자로 참여한 최은표 교수 ( 한국마이크로의료로봇연구원 , 전남대학교 로봇연구소 ) 는 “ 마이크로의료로봇이 원천기술에 머물지 않도록 전임상실험에 적용하여 유효성을 평가할 예정 ” 이라고 밝혔다 . 교신저자로 공동참여한 김창세 교수 ( 한국마이크로의료로봇연구원 , 전남대학교 로봇연구소 ) 는 “ 질환에 따른 다양한 형상의 마이크로로봇 제작 및 이에 따른 향상된 치료제 전달성능을 발휘할 원천기술 ” 이라고 밝혔다 . 또한 국내 마이크로의료로봇 분야를 이끌어 온 박종오 한국마이크로의료로봇연구원장 / 전남대로봇연구소장도 “ 일반 의료로봇과 달리 마이크로의료로봇은 한국이 세계경쟁력을 가지고 있는 분야로서 기술의 다양성과 관점에서도 우위를 지니고 있다 . 본 연구결과도 기술의 다양성과 우위성을 보여주는 좋은 예로 생각한다 ” 고 소감을 밝혔다 .

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