다양한 조직의 전구세포를 배양해 자가 조직화된 살아 있는 생물학적 로봇으로, 스스로 이동하며 치료제를 정밀하게 전달하는 등 생체 내에서 다양한 기능을 수행

생분해가 가능하고 스스로 복구할 수 있어 미래의 바이오의학(동맥을 청소하거나 약물을 전달하는) 또는 조직공학적 응용(지속가능한 건설 및 우주 탐사)이 기대

향후 5년 : 치료제 전달을 위한 생물학적 로봇 개발 및 생물학적 로봇을 이동시키기 위한 물리적 힘을 추가할 수 있는 휴먼스케일 자기장 제어 시스템 구축

향후 10년 : 생물학적 로봇과 자기장 제어 시스템 (물리적 힘)을 이용한 융합된 제어 기술 확보, 세포 또는 cell cluster 기반 생물학적 로봇을 이용한 새로운 세포 또는 유전자 치료 기술 구현

■ 세포 또는 cell cluster(spheroid 또는 organoid) 기반 생물학적 로봇 제작 기술

 - 다양한 세포(줄기세포, 신경세포, 세포 치료제 등)를 이용한 spheroid 또는 organoid 제작 기술

 - 제작된 spheroid 또는 organoid 기반 생물학적 로봇 제작, 선택적 제어 기능 구현 및 전달효율 향상

 - Spheroid 또는 organoid 기반 생물학적 로봇의 생체적합성, 안정성, 치료 효율 평가

■ 생물학적 로봇 제어 특성 향상을 위한 물리적 제어 방법 추가 

 - 살아있는 세포에 자성체를 결합시키기 위해 자성체에 특정한 성질을 가지는 표면을 부여하는 표면개질 기술

 - 특정한 표면 및 특징을 가지는 자성체를 분석하기 위한 성분 및 특성 분석 기술

 - 생물학적 로봇이 세포로서의 세포 생존율과 세포 특성 및 기능을 잃지 않도록 하는 자성체-세포 결합 기술 및 생물학적 로봇 배양 기술 

■ 생물학적 로봇의 선택적 제어를 위한 자기장 제어 시스템 기술

 - 자기장 정밀 제어를 위한 임상용 휴먼스케일 대형 자기장 제어 시스템(HW) 및 자기장 정밀 제어 기술(SW) 개발

 - 실시간 생물학적 로봇 제어를 위한 영상 시스템(C-arm, 초음파 등) 기반 생물학적 로봇 정밀 제어 기술 개발 

■ 생물학적 로봇 전달률 및 치료 효율 향상 

 - 병변 및 질환에 따른 생물학적 로봇의 효율적 전달 기술 개발 

 - 타겟 위치에 전달된 생물학적 로봇을 타겟에 유지(retention) 및 활성화(activation or stimulation) 기술 

 - 타겟에 전달된 생물학적 로봇의 안전성(bio compatibility, safety) 및 유효성(efficacy) 향상 기술 

(기술적 니즈) 기존의 치료제 전달 기술은 표적 병변에 대한 낮은 전달효율을 보이는 한계점이 있어 보다 정밀하게 치료제를 전달할 수 있는 기술 개발 필요(경제적 니즈) 글로벌 나노로봇 시장은 연평균 12.23%의 성장률을 보이며 2031년까지 245.1억 달러 규모로 예상됨(Data Bridge Market Research)(사회적 니즈) 전 세계적으로 인구 고령화로 난치성 질환 및 암 환자가 늘고 있어 부작용은 최소화하고 치료 효율은 높일 수 있는 표적 치료기술 개발이 요구됨

■ 다양한 세포를 기반으로 하는 생물학적 로봇이 개발되고 있음

 - 미국 Tufts 대학에서는 Adult Human Somatic Progenitor Seed Cells를 이용하여 생물학적 로봇을 개발함

 - 중국 Harbin Institute of Technology에서는 치료제를 전달할 수 있는 자성체가 결합된 호중구(Neutrophil) 기반 생물학적 로봇을 개발함

 - 이외에도 대식세포(Macrophage), 대장균(Escherichia coli, E. coli) 등을 기반으로 하는 자성체가 결합된 생물학적 로봇이 개발되고 있음

 - 대부분 약물 치료제를 전달하기 위한 생물학적 로봇 개발이 많이 이루어지고 있음

■ 세포 치료제 전달을 위한 생물학적 로봇이 개발되고 있음

 - DGIST에서는 줄기세포 및 신경세포 기반 생물학적 로봇을 개발하여 신경회로 연결 가능성을 보여줌

 - 특히 단순한 생물학적 로봇의 개발뿐만 아니라 비강경로를 통한 생물학적 로봇 전달 기술 개발 등 생물학적 로봇의 위치 제어뿐만 아니라 생물학적 로봇과 뇌조직의 신경연결 규명을 통한 생물학적 로봇의 기능구현을 위한 치료 효과에 집중하고 있음

■ 로봇 기술과 의학기술을 융합하는 새로운 패러다임의 치료방법을 제시할 수 있을 것이라 기대됨 ■ 전 세계적으로 초기 또는 중기 단계에 머물고 있어 향후 사업화 및 임상 응용을 통해 경제 발전에 이바지할 것이라 기대됨 ■ 생물학적 로봇을 이용한 세포 치료제 및 유전자 치료제의 정밀 전달로 전달효율 향상, 치료 효과 향상, 치료를 위해 요구되는 치료제 양의 감소 등에 따라 난치질환 치료비 절감 효과가 기대됨

■ 생물학적 로봇을 이용한 다양한 난치질환의 효율적인 치료로 인해 건강한 사회 구현 및 개인 삶의 질 향상이 기대됨 ■ 치료제를 정밀하게 전달할 수 있는 생물학적 로봇을 통해 치료 효율을 높이고 의료비용을 줄일 수 있을 것이라 기대됨

■ 기술이전 또는 스타트업을 통한 사업화를 위한 장기적인 투자 및 정부지원을 통해 신산업 창출 필요 ■ 생물학적 로봇의 전임상, 탐색임상을 위한 지원 및 의료기기 인허가 필요 ■ 개별 연구자 중심의 연구에서 기업, 학교, 병원, 규제기관 등이 참여하는 사업화를 고려한 사업단의 융합된 연구가 요구됨

(로봇|robot|biobot)&(생물|바이오|living)