살아있는 생체 로봇 기술, 제노봇

제노봇(Xenobot) 이란 

제노봇(Xenobot)은 제노파스 개구리(Xenopus laevis)의 배아 세포를 활용하여 설계된 인공 생명체입니다. 이 생명체는 전통적인 기계적인 로봇 부품 없이 만들어진 특정 형태와 기능을 가진 세포 기반의 로봇이라고 정의할 수 있습니다. 제노봇은 생물학적 세포의 특성을 이용하여 의료 작업을 수행하거나, 생물학적 시스템과 상호작용을 하기 위해 만들어졌습니다. 

 

생체로봇 가상 이미지

제노봇의 주요 특징 

세포 기반 로봇

제노파스 개구리의 배아 세포를 배양하여 만들어진, 이 세포들은 인공지능 알고리즘을 통해 배치되어 특정 형태와 기능을 가지도록 설계된 세포기반의 로봇입니다. 

 

스스로 이동

제노봇은 세포들의 움직임을 미세하게 조정하면 스스로 이동하거나 특정 작업을 수행할 수 있습니다. 또한, 주변 환경을 탐색하거나 작은 물체를 운반할 수 있습니다. 

 

자가 번식

제노봇은 자연의 생물학적 원리를 따라 번식이 가능합니다.

 

제노봇의 장단점 

장점

• 자연적인 상호작용: 제노봇은 생물학적 세포로 만들어지기 때문에 신체내부에서 안전하게 작동할 수 있으며, 생물학적 시스템과의 상호작용이 용이합니다. 특히, 면역반응과 유전자 변이의 우려가 없습니다.
• 자기 복제 및 적응: 세포 기반이기 때문에 손상된 부분을 자가 치유하거나 환경에 적응하는 능력을 가질 수 있습니다.
• 미세 조작 가능: 세포의 특성 덕분에 매우 미세한 작업이 가능하며, 복잡한 환경에서도 작동할 수 있습니다.
• 사용 후, 몸속에서 자연적으로 분해되어 안전합니다.

단점

• 제한된 수명: 생물학적 세포의 특성상 제노봇은 한정된 시간 동안만 작동할 수 있으며, 환경 요인에 의해 손상되기 쉽습니다.
• 복잡한 생산 과정: 제노봇을 제작하는 과정은 생물학적 세포를 조작하고 디자인하는 데 있어 높은 전문성과 기술이 필요합니다.
• 윤리적 문제: 생물학적 세포를 사용하는 만큼 윤리적인 논의가 필요하며, 생명체의 권리와 관련된 이슈가 제기될 수 있습니다.

 

제노봇 연구 사례 

초기단계의 제노봇

하버드 대학의 Wyss Institute는 제노파스 개구리의 배아 세포를 활용하여 제노봇을 개발하였습니다. 이 연구는 제노봇이 자율적으로 이동하고 특정 작업을 수행할 수 있는 능력을 입증했습니다. 연구자들은 제노봇이 생물학적 환경에서 물체를 운반하거나 미세한 작업을 수행하는 데 성공했습니다. 이 연구는 제노봇이 환경 모니터링, 약물 전달, 및 기타 응용 분야에서 어떻게 활용될 수 있는지를 탐구하는 데 중점을 두었습니다.

 

개구리의 배아 세포로 만든 제노봇

 

인체세포로 제작한 생체로봇 (앤스로봇, Anthrobot)

섬모가 있는 인간의 체세포를 이용한 생체로봇의 개발도 성공하였습니다. 여러 개의 세포를 특정구조로 배열하여 각세포가 섬모를 이용해 스스로 움직여 작업을 수행하게 하였고, 사람의 신경세포 표면의 손상 부분을 3일 만에 복구하는 것을 확인하였습니다.  이 기술을 이용하면 향후에는 환자 개인의 세포를 채취하여 원하는 모양과 움직임을 나타내도록 정교하게 설계하여 환자의 신체에 주입하여 치료하는 방법이 가능해질 것으로 기대하고 있습니다.

 

인간의 체세포로 만든 엔스로봇

 

제노봇의 자율적 동작 연구

제노봇이 자율적으로 이동하거나 특정 환경적 자극에 반응하는 연구도 진행되었습니다. 이 연구에서는 제노봇이 주변 환경을 탐색하고, 장애물을 피하며, 물체를 이동시키는 등의 동작을 수행할 수 있음을 보여주었습니다. 제노봇의 세포 간의 이동과 상호작용에 대하여 구체적인 원리가 확인되면 생체로봇을 이용한 인체 치료의 장이 열릴 것입니다.

 

제노봇 응용 분야

• 암세포등의 특정 위치에 정확하게 약물 전달
• 동맥의 불순물을 제거등의 목적으로 활용
• 척추나 망막 신경 손상 환자의 치료에 적용
• 환경오염 물질 감지, 미세한 물질의 수집, 환경 데이터의 수집 등에 활용
• 세포 행동을 관찰하거나 새로운 생물학적 현상 연구

앞으로 다양한 응용분야로의 확대가 기대됩니다.