'생체 부산물 연료로 슝~' KAIST, 외부 동력장치 없이 움직이는 세포 로봇 개발

작성일 06-30

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 <img alt="KAIST 연구진이 개발한 세포로봇 자가추진 이동 양상." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095242724bfut.png" data-org-width="449" dmcf-mid="BxMYwbWAZu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095242724bfut.png" width="658">
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 KAIST 연구진이 개발한 세포로봇 자가추진 이동 양상.
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 미세 자가 추진 로봇 연구가 활발함에도 '세포로봇' 연구는 초기 단계인 가운데, 한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 괄목할만한 성과를 냈다. 자율 이동하는 세포 기반 이동로봇을 개발했다.
 개발 세포로봇은 방향성을 갖고 스스로 이동할 수 있고, 원하는 물질을 운반하거나 주변 환경 제어 기능을 탑재할 수 있는 다기능성 플랫폼이다. 정밀 약물 전달이나 차세대 세포 기반 치료법 원천기술로 활용될 전망이다.
 KAIST는 최인성 화학과 교수팀이 외부 동력 장치나 복잡한 기계 구조 없이, 생체 부산물인 '요소(동물 체내 단백질을 분해해 생기는 노폐물)'를 연료로 사용하는 자가 추진 세포로봇을 개발했다고 30일 밝혔다.
 연구진은 인공적이고 복잡한 외부 장치 없이 생명체 스스로 만들어내는 물질을 활용할 수 있는 '효모(이스트)'에 주목했다. 
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 <img alt="자가추진 세포로봇 형성과정 도식" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095243987qmnr.png" data-org-width="700" dmcf-mid="KQC40jf55p" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095243987qmnr.png" width="658">
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 자가추진 세포로봇 형성과정 도식
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 효모는 대사 과정에서 알코올(에탄올)을 부산물로 생성하는데, 이 에탄올로 효모 표면에 나노 껍질을 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다.
 연구진은 이를 위해 알코올산화효소(AOx)·겨자무과산화효소(HRP)로 구성된 효소 시스템을 도입했는데, 이 시스템은 효모 포도당 분해 반응과 연계된 연쇄 효소 반응을 유도한다. 그 결과 멜라닌 계열 나노껍질이 효모 표면에 비대칭적으로 형성된다.
 연구팀은 세포를 감싸는 나노껍질에 요소를 분해해 암모니아·이산화탄소를 만드는 효소인 '우레아제'를 부착하고 세포로봇 움직임을 관찰했다.
 우레아제는 요소를 분해하는 촉매 역할을 하며 세포로봇이 스스로 움직일 수 있도록 구동력을 만드는 핵심 역할을 한다. 이로써 비대칭 구조 세포로봇이 보다 명확한 방향성을 갖고 자가 추진한다. 
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 <img alt="세포로봇 이동 10배속 동영상" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095245257bmao.gif" data-org-width="700" dmcf-mid="2pSRBrMUY3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/etimesi/20250630095245257bmao.gif" width="700">
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 세포로봇 이동 10배속 동영상
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 세포로봇은 세포 주위에 존재하는 물질만으로 자가 추진이 가능하고, 자석·레이저 등 복잡한 외부 제어 장치에 의존하지 않아 구동 메커니즘이 훨씬 간단하고 생체친화적이다. 또 나노껍질에 다양한 효소를 화학적으로 접합 가능해, 다양한 생체 물질을 연료로 활용하는 세포로봇 확장 개발도 가능하다.
 연구 제1 저자인 김나영 KAIST 화학과 박사과정은 “자가 추진 세포로봇은 스스로 환경을 감지하고 반응하며 움직이는 능력을 지닌 새로운 개념의 플랫폼”이라며 “향후 암세포 표적 치료나 정밀 약물전달시스템 등에서 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다.
 이번 연구는 '사이언스 어드밴시스'에 지난 25일 오후 2시(미국 동부시각) 온라인판에 게재됐다. 한국연구재단 기초연구사업 중견연구과제(세포대사 연계형 단일세포나노피포화) 지원을 받아 수행됐다.
 김영준 기자 kyj85@etnews.com
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