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4.4mm 수술로봇, 체내에서 '스위스 군용칼'처럼 작동

Lara Yoki

싱가포르 난양기술대학교(Nanyang Technological University)의 연구원들은 이동, 조직 절단, 약물 전달, 샘플 파악 및 저장, 원격 열 생성 등 5가지 기능을 수행할 수 있는 종자 크기의 수술용 로봇을 만들었습니다. 장치는 측정만 수행합니다. 4,4mm 약한 자기장에 의해 제어됩니다.

아이디어는 작은 로봇이 신체의 좁고 불규칙한 영역을 탐색하여 국소적인 작업을 수행하고 큰 절개나 부피가 큰 수술 도구의 필요성을 줄이는 덜 침습적인 의료 절차의 길을 닦는 것입니다.

미세한 몸체의 다섯 가지 기능

가장 큰 발전은 크기뿐만 아니라 기능의 조합에도 있습니다. 많은 자기 마이크로 로봇은 움직이거나 간단한 작업을 수행할 수 있습니다. NTU 프로토타입은 1초 이내에 다양한 동작 모드 사이를 전환하도록 설계되었습니다.

실험실 테스트에서 로봇은 생물학적 조직을 절단하고, 약물을 시뮬레이션하는 입자를 방출하고, 샘플을 보관하고, 고주파 교류 자기장에 노출될 때 국부적인 가열을 생성할 수 있었습니다.

이 가열은 제어된 열을 통해 종양 세포와 같은 원치 않는 세포를 공격하기 위해 연구된 접근 방식인 자기 온열요법에 대한 연구와 연결되기 때문에 특히 흥미롭습니다. 하지만 이 경우에는 기성 임상 치료법이 아닌 실험적 시연에 대해 이야기하고 있습니다.

어떻게 통제되나요?

로봇은 PDMS 및 Ecoflex와 같은 소프트 로봇 공학에 흔히 사용되는 실리콘을 포함하여 유연한 자성 재료를 사용합니다. 이러한 물질은 자성 미세 입자와 혼합되어 로봇의 다양한 영역이 적용된 필드에 특정 방식으로 반응할 수 있습니다.

그 비밀은 다양한 방향으로 자화, 탈자화, 재자화될 수 있는 중앙 자기 모듈에 있습니다. 각 방향은 다른 기능을 활성화합니다. 이는 마이크로로봇의 일반적인 한계를 해결합니다. 이렇게 작은 규모에서는 자기장이 전체 장치를 움직이는 경향이 있어 특정 도구를 독립적으로 제어하기가 어렵습니다.

이 프로젝트는 또한 자체 축을 중심으로 회전하는 여섯 번째 유형의 움직임을 추가합니다. 연구원들에 따르면, 이는 로봇이 인체 내부와 같이 좁고 부드럽고 불규칙한 환경에서 더 나은 위치를 잡는 데 도움이 됩니다.

아직 부족한 것

해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 첨단소재 아직은 실험실 단계에 있습니다. 테스트에는 연조직을 시뮬레이션하는 닭 간 및 젤라틴 재료를 포함한 조직 모델이 포함되었습니다. 연구팀은 또한 실험실에서 인간 피부 세포와 물질의 생체 적합성을 평가했으며, 테스트 조건에서 세포의 99% 이상이 생존 가능한 것으로 나타났습니다.

다음 과제는 엄청납니다. 로봇을 보다 현실적인 이미징 시스템, 센서 및 인공 장기 모델과 통합하는 것입니다. 그 후에도 전임상 연구, 안전성 검증, 동물 실험, 최종적으로는 임상 시험이 계속될 것입니다.

병원과는 거리가 멀더라도 이 개념은 최소 침습 수술이 가능한 곳을 보여줍니다. 로봇은 점점 더 작아지고, 다재다능해지고, 단순히 움직이는 것 이상의 일을 할 수 있습니다.

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