줄기세포를 탑재한 마이크로 로봇을 이용해 손상된 무릎 연골을 재생하는 치료가 처음으로 성공했다.

한국마이크로의료로봇연구원은 14일 '스템셀 내비게이터'(Stem cell navigator)를 이용해 손상된 무릎 연골을 재생하는 동물(토끼) 실험에 세계 최초로 성공했다고 밝혔다

이번 연구에는 연구원과 원천 기술을 이전받은 바이오트 코리아, 전남대 기계공학부, 전남대병원 정형외과 및 영상의학과 등이 참여했다.

연구팀은 체내에서 생분해가 가능한 다공성 마이크로 구조체 표면에 직경 1.5㎛(마이크로 미터·1㎛는 100만분의 1m)의 자성 입자들을 부착, 직경 350㎛의 줄기세포 탑재용 마이크로 로봇을 제작했다.

마이크로 로봇에는 사람의 지방에서 유래한 줄기세포가 탑재됐으며 손상된 연골 부위로 정밀하게 전달·이식된 줄기세포가 연골세포로 분화돼 무릎 연골 재생 효과를 극대화하도록 설계했다.

최근 퇴행성 관절염 진행을 늦추고 무릎 인공관절 수술을 피할 수 있는 방법으로 환자에게서 추출한 성체줄기세포, 연골세포와 같은 '자가 유래 세포'를 무릎 연골에 이식 혹은 주입하는 방식으로 치료가 이뤄지고 있다.

그러나 이러한 세포 기반 치료법은 주입된 세포가 스스로 움직이는 능력이 없다는 점이 가장 큰 단점이다.

따라서 윤활액 내 주사를 통한 기존 세포 주입법은 많은 양의 세포가 필요 하고 무릎 절개를 통한 침습적 시술을 해야 하는 부담이 있다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하고자 동물 골수에서 유래한 성체줄기세포를 탑재할 수 있는 '스템 셀 내비게이터' 개발을 주도해왔다.

이번 연구 결과는 국제 과학학술지 사이언스(Science)의 자매지인 '사이언스 로보틱스 (Science Robotics)' (Impact factor: 19.4)에 1월 22일 자로 게재됐다.