코를 통해 뇌-신경계 질환치료가 가능한 마이크로로봇 개발

출처 : 대구경북과학기술원
등록일 : 2021-11-02
조회 : 115

<div style="text-align: justify;" align="justify"><div align="justify" style=""><span style="font-family: 돋움, dotum; font-size: 11pt;"><b>코를 통해 뇌-신경계 질환치료가 가능한 마이크로로봇 개발</b></span></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);"><b>- DGIST 로봇공학전공 최홍수·서울성모병원 김성원 교수팀, 사람유래 줄기세포 기반 마이크로로봇 개발 및 후각경로 통한 뇌 내 최소 침습 전달 성공</b></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);"><b>- 향후 알츠하이머병·파킨슨병·뇌종양 등 다양한 난치성 뇌-신경계 질환 치료에 새로운 희망과 가능성을 제시해</b></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ DGIST(총장 국양) 로봇공학전공 최홍수 교수팀이 DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터 김진영 선임연구원, 가톨릭대학교 서울성모병원 김성원 교수팀과 공동연구를 통해 줄기세포 치료 효율과 안전성을 향상시킬 수 있는 ‘사람유래 줄기세포 기반 자성 마이크로로봇 및 후각경로를 통한 최소 침습 뇌 내 치료제 전달방법’을 개발했다. 또한 혈액-뇌 장벽(Blood-Brain Barrier)을 우회하는 후각경로를 통해 개발한 줄기세포 기반 마이크로로봇을 뇌에 생착시키는데도 성공했다. 이번 연구는 기존 수술보다 효과적이고 안전해, 향후 알츠하이머병, 파킨슨병, 뇌종양 등 다양한 난치성 신경계 질환 치료 가능성을 높일 것으로 기대된다.</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ 줄기세포 치료는 체내 깊숙한 곳의 환부나 치료가 위험한 신체부위에 정확한 양을 정확한 위치에 줄기세포를 전달하기 어려운 한계가 있다. 또한 전달 도중 체내 유실되는 양이 많아 치료 효율성과 안전성이 낮고, 그에 비해 치료비용이 비싼 단점도 있다. 특히, 혈액을 통해 뇌 속으로 줄기세포를 전달할 때, 뇌혈관의 특수한 부분인 ‘혈액-뇌 장벽’ 때문에 세포전달 효율이 떨어지기도 한다.</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ 이에 DGIST 연구팀과 서울성모병원 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 외부 자기장을 이용, 사람 몸속에서 자유자재로 제어가 가능한 사람유래 줄기세포 기반 자성 마이크로로봇을 개발했다. 이 때 연구팀은 생체적합성이 높고 초상자성 초상자성(Superparamagnetism): 스핀이 같은 방향으로 가지런하게 있으면서도 자기장을 작용시켜도 전체적으로 스핀이 가지런하게 되지 않는 경우를 일컬음</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">을 가지<span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">는 산화철 나노입자(Iron oxide nanoparticles)를 사람 코 하비갑개 하비갑개: 좌우양쪽의 비강(鼻腔) 하외측에 있는 패각상(貝殼狀)을 나타내는 독립한 작은 뼈</span></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">에서 추출한 줄기세포에 내재화시켜 마이크로로봇을 제작했다.</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ 사람유래 줄기세포 기반 자성 마이크로로봇은 외부 회전 자기장에 의한 회전구름운동(Rolling motion)과 자기장 구배에 의한 병진운동(Translational motion)을 할 수 있어 체내 다양한 생리학적 환경에서 효율적으로 이동이 가능하다. 따라서 외부 자기장을 이용해 마이크로로봇을 미세유체채널 내에서 무선으로 제어, 목표지점까지 빠르고 정확하게 이송할 수 있다.&nbsp;</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ 또한, 연구팀은 새롭게 개발한 마이크로로봇의 안정적인 뇌 조직 생착 여부도 연구를 통해 검증했다. 특히, 연구팀은 세계 최초로 쥐의 혈액-뇌장벽을 우회한 후각경로를 통해 개발한 마이크로로봇을 주입, 외부에서 자기장을 이용해 뇌 조직 내 마이크로로봇을 이동시켜 대뇌 피질(Cerebral cortex)에 정밀하게 도달해 생착시키는데 성공했다.&nbsp;</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구는 혈액-뇌 장벽 때문에 뇌 조직 내 치료제 전달이 어렵던 한계를 극복한 연구”라며 “후각경로를 통해 새롭게 개발한 사람유래 줄기세포 기반 자성 마이크로로봇을 이동시키기 때문에 줄기세포의 정밀하고 안전한 전달이 가능하다는 점에서 알츠하이머병, 파킨슨병, 뇌종양 등 다양한 난치성 신경계 질환 치료에 새로운 가능성을 열었다”고 말했다.</span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style="text-align: justify;"><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">□ 한편, 이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부의, 보건복지부 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제과학학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials (JCR IF 9.933, 분야상위 8.333%)’에 10월 6일(수) 게재됐다.</span></font></div><div align="justify" style=""><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div><div align="justify" style=""><font face="돋움, dotum"><div align="justify" style=""><a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100801" target="_blank" style=""><font color="#3a32c3"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">👉 논문명:&nbsp; </span></font><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">A magnetically powered stem cell-based microrobot for minimally invasive stem cell delivery via the intranasal pathway in a mouse brain</span><font color="#3a32c3"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">(Advanced Healthcare Materials, 2021.06.23)</span></font></a></div><div align="justify" style="color: rgb(58, 50, 195);"><h3 class="article-section__header main abstractlang_en main" style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 15px; font-size: 1.5625rem; line-height: 1.2; font-family: "Open Sans", sans-serif; display: inline-block; color: rgb(65, 66, 70); text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);"><br></span></h3></div><div align="justify" style="color: rgb(58, 50, 195);"><h3 class="article-section__header main abstractlang_en main" style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 15px; font-size: 1.5625rem; line-height: 1.2; font-family: "Open Sans", sans-serif; display: inline-block; color: rgb(65, 66, 70); text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">Abstract</span></h3><span style="color: rgb(28, 29, 30); font-family: "Open Sans", sans-serif; font-size: 14px; text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"></span><div class="article-section__content en main" style="box-sizing: border-box; font-size: 1rem; line-height: 1.5; margin: 0px; position: relative; color: rgb(28, 29, 30); font-family: "Open Sans", sans-serif; text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"><p style="box-sizing: border-box; margin-top: 5px; margin-bottom: 16px;"><span style="font-size: 11pt; font-family: 돋움, dotum; color: rgb(0, 0, 0);">Targeted stem cell delivery with microrobots has emerged as a potential alternative therapeutic strategy in regenerative medicine, and intranasal administration is an effective approach for minimally invasive delivery of therapeutic agents into the brain. In this study, a magnetically powered stem cell-based microrobot (“Cellbot”) is used for minimally invasive targeted stem cell delivery to the brain through the intranasal passage. The Cellbot is developed by internalizing superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) into human nasal turbinate stem cells. The SPIONs have no influence on hNTSC characteristics, including morphology, cell viability, and neuronal differentiation. The Cellbots are capable of proliferation and differentiation into neurons, neural precursor cells, and neurogliocytes. The Cellbots in the microfluidic channel can be reliably manipulated by an external magnetic field for orientation and position control. Using an ex vivo model based on brain organoids, it is determined that the Cellbots can be transplanted into brain tissue. Using a murine model, it is demonstrated that the Cellbots can be intranasally administered and magnetically guided to the target tissue in vivo. This approach has the potential to effectively treat central nervous system disorders in a minimally invasive manner.</span></p></div></div><div align="justify" style="color: rgb(58, 50, 195);"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></div><div align="justify" style="color: rgb(58, 50, 195);"><span style="font-size: 14.6667px;"><a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100801" target="_blank"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">👉 논문보러가기:&nbsp;</span><span style="color: rgb(0, 0, 0);">https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100801</span></a></span></div></font></div><div align="justify" style=""><font color="#3a32c3" face="돋움, dotum"><span style="font-size: 14.6667px;"><br></span></font></div></div><div style="text-align: justify;" align="justify"><span style="font-family: 돋움, dotum; font-size: 11pt; color: rgb(58, 50, 195);"><br></span></div><div style="text-align: justify;" align="justify"><span style="font-family: 돋움, dotum; font-size: 11pt; color: rgb(58, 50, 398);">※ 자세한 내용은 URL을 확인하시기 바랍니다.</span></div>

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