외부 동력 장치나 복잡한 기계구조 없이 자가 추진이 가능한 생명체 기반 세포로봇 개발 기술이 제시됐다. 정밀한 약물 전달이나 생체친화적인 치료법 개발의 원천기술로 활용될 수 있는 가능성을 열었다는 평가가 나온다.

30일 KAIST 화학과 최인성 교수 연구팀에 따르면 이번에 구현된 세포로봇은 방향성을 갖고 스스로 이동할 수 있으며 원하는 물질을 운반하거나 주변 환경 제어 기능을 탑재할 수 있는 다기능성 플랫폼이다. 생체 부산물인 ‘요소(urea)’를 연료로 사용한다.

연구팀은 우선 생명체 스스로 만들어내는 물질을 활용할 수 있는 ‘효모’에 주목했다. 제빵과 막걸리 발효에 사용되는 효모(이스트, yeast)는 포도당을 분해해 에너지를 얻는 대사 과정에서 알코올(에탄올)을 부산물로 생성하는데 이때 생성된 에탄올을 활용해 효모 표면에 생체친화적인 방식으로 나노 껍질을 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다. 이어 세포를 감싸는 나노껍질에 우레아제(urease)를 부착, 세포로봇의 움직임을 관찰했다. 우레아제는 요소를 분해하는 촉매 역할을 하는데 세포로봇이 스스로 움직일 수 있도록 구동력을 만들어내는 핵심 역할을 수행하며 비대칭 구조를 가진 세포로봇이 보다 명확한 방향성을 갖고 자가 추진하는 현상을 확인했다.

세포로봇은 세포 주위에 존재하는 물질만으로 자가 추진이 가능하고 자석이나 레이저 등 복잡한 외부 제어 장치에 의존하지 않아 구동 메커니즘이 훨씬 간단하고 생체친화적이다. 또 나노껍질에 다양한 효소를 화학적으로 접합할 수 있어 다양한 생체 물질을 연료로 활용하는 세포로봇의 확장 개발도 가능하다.

이번 연구의 제1저자인 김나영 박사과정은 “향후 암세포 표적 치료나 정밀 약물전달시스템 등에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 6월 25일자 온라인판에 게재됐다.

이기준 기자 lkj@ggilbo.com