치매로 손상된 신경망, 마이크로 로봇이 이어준다

대구경북과학기술원(DGIST)에서 외부 자기장에 반응하는 로봇이 원하는 곳에 신경세포를 전달하는 실험 성공

조지연 기자 | 기사입력 2020/10/05 [12:03]

치매로 손상된 신경망, 마이크로 로봇이 이어준다

대구경북과학기술원(DGIST)에서 외부 자기장에 반응하는 로봇이 원하는 곳에 신경세포를 전달하는 실험 성공

조지연 기자 | 입력 : 2020/10/05 [12:03]

 

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▲ 로봇의 홈에서 녹색과 파란색의 신경세포들이 자라고 있는 모습 ©출처:대구경북과학기술원(DGIST)


미래에는 알츠하이머 치매로 손상된 신경망을 마이크로 로봇을 이용해서 재생할 수 있을 것으로 보인다.

 

대구경북과학기술원(DGIST) 최홍수 교수 연구진은 지난달 26일 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴스’에 외부 자기장에 반응하는 마이크로 로봇을 이용해 원하는 곳에 신경세포를 전달함으로써 새로운 신경망을 형성하는 실험이 성공했음을 알렸다.

 

연구진은 직육면체의 니켈과 티타늄을 코팅해 마이크로 로봇을 만들었다. 로봇을 만들 때 쓴 니켈은 자성을 띠는 물질로 자기장을 걸어주면 원하는 곳으로 이동할 수 있다. 티타늄은 니켈의 독성을 억제하기 위해 사용되는 소재로, 인공 관절 제작에도 사용되는 성분이다.

 

연구진이 만든 로봇은 300㎛(마이크로미터) 길이와 95㎛(마이크로미터) 폭으로 제작됐다. 연구진은 로봇의 표면에 5㎛(마이크로미터) 폭 정도의 홈을 길게 팠다. 이때, 홈의 폭은 신경세포가 신호를 받는 축색 돌기와 신호를 내보내는 수지상 돌기의 폭과 동일하다. 해당 홈에 로봇이 신경세포를 얹으면 폭만큼 자랄 수 있게 된다.

 

연구진은 이 로봇의 신경세포 전달 능력을 실험하기 위해 실험용 쥐의 뇌에서 해마 신경세포를 채취해 따로 배양했다. 신경세포들은 가로·세로 500㎛(마이크로) 크기의 정사각형 형태로 군집을 이루게 했다. 군집을 이룬 신경세포들은 격자 구조를 띤다.

 

이때, 연구진은 마이크로 로봇에 신경세포 100여 개를 넣고 자기장을 걸어 신경세포가 자라고 있는 두 정사각형 사이로 강제 이동시켰다. 로봇이 해당 자리로 가게 되면, 신경세포들이 자라고 있는 두 섬 사이를 연결하게 된다.

 

연구 결과, 마이크로 로봇은 10초 만에 연구진의 목표 지점에 도착했다. 도착하고 1분 안에 로봇에 나른 신경세포는 두 섬을 연결했다. 연구진은 두 신경세포 그룹의 연결을 확인하기 위해 전극으로 신경세포 사이에 신호가 오가는 것을 확인했다.

 

해당 연구에 참여한 최 교수는 “(이번 연구 결과는) 뇌과학자들이 마이크로 로봇으로 신경세포와 신경망의 생물학적 특징을 연구하는 데 도움이 될 것”이라면서 “최종 목표는 뇌질환 치료”라고 밝혔다.

 

그는 “마이크로 로봇이 신경망을 능동적으로 조정하거나 확대할 수 있는 길을 열었다.”고 전하는 한편 “앞으로 알츠하이머 치매와 같은 뇌질환을 연구하는 실험도구로 사용할 수 있다.”고 전했다.

 

[백뉴스(100NEWS)=조지연 기자]

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