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[바이오토픽] 안구(眼球)를 헤엄쳐 약물을 전달하는 미세로봇
의학약학 양병찬 (2018-11-08 09:21)


Schematic of various suitable routes of drug delivery for treatment of AMD / @ JCI (참고 1)

눈의 상이한 부분에 약물을 신속하고 정확하게 전달하기는 매우 어렵다.

전통적으로, 녹내장(glaucoma)이나 당뇨성 황반부종(diabetic macular edema)과 같은 질병의 치료제는 눈에 주입되거나, 표면에 점적(點滴)한 후 서서히 확산(diffusion)되도록 방치된다. 이런 전달방법의 문제점은, 늘 정확한 게 아니며, 눈 전체에 약물이 투여된다는 것이다. 또 그러한 과정은 환자에게 자극과 통증을 초래할 수 있다.

연구자들은 약물을 눈의 특정 부분에 - 특히 유리체액(vitreous humor)이라는 빽빽한 젤리를 통과하여 - 신속하게 배달하는 미세한 운반선(delivery vehicle)을 개발하고 싶었다. 그래서 그들은 나노 규모의 3D 프린팅을 이용하여, 작은 나선형 전달봇(delivery bot)을 만들었다(참고 2).

로봇의 크기는 인간 머리카락 직경의 약 200분의 1인데, 크기가 작고 미끄러운 코팅(slippery coating)이 되어 있어, 유리체액의 빽빽한 기질(matrix)을 쉽게 통과할 수 있다. 또한 나선형 로봇에는 자성체(magnetic material)가 포함되어 있어, 자기장을 이용하여 전후좌우로 이동하도록 조종할 수 있다.

과학자들은 약 1만 개의 나선형 로봇이 포함된 용액을 돼지의 눈에 주입한 후, 그 눈을 자기장에 노출시켰다. 그리고 영상화 기법(OCT: optical coherence tomography)과 절개술(dissection)을 이용하여, 그 로봇들이 안구의 젤리를 통과하여 맨 뒷부분(망막이 있는 곳)까지 도달할 수 있는지 확인했다.

Schematic of the three-step targeted delivery procedure used for the slippery micropropellers.

(1) Injection of the micropropellers into the vitreous humor of the eye. (2) Magnetically driven long-range propulsion of the micropropellers in the vitreous toward the retina. (3) Observation of the micropropellers at the target region near the surface of the retina by OCT.

결과는 성공적이었다. 미세로봇들은 적재된 화물을 적당한 장소에 신속하게(단순 확산보다 훨씬 더 빨리) 전달할 수 있는 것으로 나타났다. 다음으로, 연구자들은 '살아있는 동물의 눈' 속에서 나선형 로봇의 성능을 테스트할 계획이다.

인간에게 적용하려면 앞으로 수년(數年)이 더 걸리겠지만, 이번 연구는 "제어 가능한 전달체(controllable vehicle)를 이용하여 '신체의 민감한 부분(눈)'에 약물을 정확히 전달한다"는 목표에 한걸음 더 다가선 것으로 평가된다.


※ 참고
1. https://www.jci.org/articles/view/71029/figure/2
2. http://advances.sciencemag.org/content/4/11/eaat4388

※ 출처: Science https://www.sciencemag.org/news/2018/11/watch-tiny-robots-swim-through-eyeball-deliver-medicine

 

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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