KAIST, 요소 연료로 움직이는 '자가 추진 세포로봇' 개발

작성일 06-30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">효모 대사·나노껍질 결합…외부 동력 없이 환경 반응 가능 플랫폼 구축</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FPXnKse7v2">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fcee9a555b5fd30782a377304ae81e0d54b66c79cc6a049e781a916a81f3e310" dmcf-pid="3QZL9Odzh9" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="세포로봇 이동 10배속 동영상. ⓒ한국과학기술원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/dailian/20250630100725147cjis.png" data-org-width="700" dmcf-mid="tFm2ZnBWhV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/30/dailian/20250630100725147cjis.png" width="658"></p>
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            세포로봇 이동 10배속 동영상. ⓒ한국과학기술원
           </figcaption>
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          <p contents-hash="91fe9dc80888a93ab10c8f90d310a73071733ae6612eff8820ffe3e9d03a42fa" dmcf-pid="0x5o2IJqSK" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST)은 최인성 화학과 교수 연구팀이 외부 동력 장치나 복잡한 기계 구조 없이, 생체 부산물인 ‘요소(urea)’를 연료로 사용하는 자가 추진 세포로봇을 개발했다고 30일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="15ad04de09d0ee3c4f83b6531671a1640c801e20bb56b56acaceea9abf222858" dmcf-pid="peFN4lLKvb" dmcf-ptype="general">연구팀이 구현한 세포로봇은 방향성을 갖고 스스로 이동할 수 있으며, 원하는 물질을 운반하거나 주변 환경 제어 기능을 탑재할 수 있는 다기능성 플랫폼으로 설계됐다.</p>
          <p contents-hash="351737795717d70e1f5c1f1f477fc76365e3341c3688d6812b6b3a8bcb6ee2c3" dmcf-pid="Ud3j8So9SB" dmcf-ptype="general">연구팀은 쉽고 안정적으로 얻을 수 있는 생명체이면서 부산물로 생성된 에탄올 활용 가능성이 있고, 인공적인 복잡한 외부 장치 없이 생명체 스스로 만들어내는 물질을 활용할 수 있는 ‘효모’에 주목했다.</p>
          <p contents-hash="37fc95537900eb6ae2ded9ff524975efc26928e643d557547d4462a1871e745b" dmcf-pid="uJ0A6vg2Wq" dmcf-ptype="general">제빵과 막걸리 발효에 사용되는 효모(이스트, yeast)는 포도당을 분해해 에너지를 얻는 대사 과정에서 알코올(에탄올)을 부산물로 생성하는데, 연구팀은 이때 생성된 에탄올을 활용해 효모 표면에 생체친화적인 방식으로 나노 껍질을 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="b0ea71c91016310204adccbfc7217efedf632d8e6a2e8d0501c36978c1e7daab" dmcf-pid="7ipcPTaVWz" dmcf-ptype="general">이를 위해, 알코올산화효소(AOx)와 겨자무과산화효소(HRP)로 구성된 효소 시스템을 도입했다. 이 효소 시스템은 효모의 포도당 분해 반응과 연계된 연쇄적 효소 반응을 유도하며, 그 결과로 멜라닌 계열의 나노껍질이 효모 표면에 형성된다.</p>
          <p contents-hash="9ff76851889a8d65a9a824b5139883e7fc75b1e3269ebc2f213fd86ae0918a17" dmcf-pid="znUkQyNfl7" dmcf-ptype="general">특히, 이번에 개발된 화학적 방법론은 효모가 성장하고 분열하는 동안에도 나노껍질 형성이 지속적으로 일어나도록 설계돼 있어서, 세포의 형태 변화에 따라 비대칭적인 세포-껍질 구조가 자연스럽게 생성된다.</p>
          <p contents-hash="0642e04a357978fdac7527656fdaeb1a7548583020985b8ccd53f2eb141425d8" dmcf-pid="qLuExWj4Wu" dmcf-ptype="general">예를 들어, 분열 중인 세포 전체를 감싸는 껍질이 형성되기도 하지만, 모세포 부분에는 껍질이 생성되고 딸세포 부분에는 형성되지 않는 구조도 만들어진다.</p>
          <p contents-hash="9df6e779ef11c92260f2b9d59ea9f707cf74234eccfd3c782741671cb21b60ca" dmcf-pid="Bo7DMYA8yU" dmcf-ptype="general">연구팀은 세포를 감싸는 나노껍질에 우레아제(urease)를 부착하고 세포로봇의 움직임을 관찰했다. 우레아제는 요소를 분해하는 촉매 역할을 하며 세포로봇이 스스로 움직일 수 있도록 구동력을 만들어내는 핵심 역할을 수행하며 비대칭 구조를 가진 세포로봇이 보다 명확한 방향성을 갖고 자가 추진하는 현상을 확인했다.</p>
          <p contents-hash="b34e177e7e4902145d2056ef57f5ad31a64771d0e53191e08e53c5c545885082" dmcf-pid="bgzwRGc6vp" dmcf-ptype="general">이번에 개발된 세포로봇은 세포 주위에 존재하는 물질만으로 자가 추진이 가능하고, 자석이나 레이저 등 복잡한 외부 제어 장치에 의존하지 않아 구동 메커니즘이 훨씬 간단하고 생체친화적이다. 또한, 나노껍질에 다양한 효소를 화학적으로 접합할 수 있어, 다양한 생체 물질을 연료로 활용하는 세포로봇의 확장 개발도 가능하다.</p>
          <p contents-hash="1157daa2fd36f4e6a1f31dfb83b19e1109d6416587294113a2c6c6317a535acb" dmcf-pid="9NBmdXEQS3" dmcf-ptype="general">이번 연구의 제1 저자인 KAIST 화학과 김나영 박사과정은 “자가 추진 세포로봇은 스스로 환경을 감지하고 반응하며 움직이는 능력을 지닌 새로운 개념의 플랫폼으로, 향후 암세포 표적 치료나 정밀 약물전달시스템 등에서 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다.</p>
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