KAIST 화학과 최인성 교수 연구팀이 생체 부산물인 요소(urea)를 연료로 사용하는 자가 추진 세포로봇을 개발했다고 30일 밝혔습니다.

복잡한 기계 구조나 외부 제어장치 없이 스스로 이동이 가능한 것이 특징입니다.

연구팀은 단세포 생물인 '효모(yeast0'를 기반으로 세포로봇을 제작했습니다. 효모는 포도당을 분해하는 과정에서 에탄올을 생성하는데, 연구팀은 이 에탄올을 이용해 세포 표면에 멜라닌 나노껍질을 형성하는 기술을 개발했습니다.

이를 위해 알코올산화효소(AOx)와 과산화효소(HRP)를 연계한 효소 시스템을 도입해 효모 대사 반응과 연동된 연쇄적 반응을 유도했습니다. 그 결과 세포가 분열하는 동안에도 나노껍질이 지속적으로 형성되면서 자연스럽게 비대칭적인 세포-껍질 구조의 세포로봇이 만들어졌습니다.

연구팀은 이 나노껍질에 요소 분해 효소인 '우레아제(urease)'를 부착해 세포로봇의 자가 추진을 유도했습니다. 요소를 분해하는 반응에서 발생하는 구동력으로 세포로봇이 방향성을 가지고 이동하는 현상을 확인했습니다.

이번 세포로봇은 주위 환경에서 얻을 수 있는 물질만으로 작동하며, 외부 자극 없이도 스스로 움직일 수 있어 생체친화성이 높습니다.

나노껍질에 다양한 효소를 결합할 수 있어, 향후 여러 종류의 연료 기반 확장형 세포로봇 개발도 가능하다고 연구팀은 설명했습니다.

KAIST는 이번 기술이 암세포 표적 치료나 정밀 약물전달 등 다양한 의료 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

해당 연구 결과는 미국 동부시간 기준 6월 25일, 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 온라인판에 게재됐습니다.

TJB 대전방송