[테크월드=방제일 기자] 지스트(광주과학기술원) 융합기술학제학부 윤정원 교수 연구팀(뇌나노로봇연구센터)은 자성나노입자를 추적자로 사용해 고분해 생체영상을 고속으로 획득할 수 있는 자기입자영상(MPI)장치를 개발하고, 조이스틱으로 나노입자를 이동 시킬 수 있는 나노입자 직관적 내비게이션 기술을 개발했다.
이번 연구에서는 MPI 영상 장치를 이용해 나노입자의 농도와 위치를 실시간 영상으로 획득하고 나노입자를 사용자 상호작용을 통해서 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 통합 내비게이션 기술을 세계 최초로 구현 하는데 성공했다.
자기입자영상 기술은 필립스(Philips) 연구소가 2005년에 최초로 개발해 2010년 초반에 상용화된 차세대 의료영상장치로, 신체 내 나노입자 위치를 실시간으로 파악할 수 있는 나노입자에 대한 3차원 GPS(Global Positioning System) 기능을 제공하는 의료영상시스템이다.
MPI 장치는 3차원 공간상에서 자기장제외영역(Field Free Point, FFP)을 생성시켜 나노입자가 무선자장(excitation field)에 대한 신호를 출력하도록 하고 이 신호를 측정해 나노입자의 3차원 분포 영상을 획득할 수 있게 한다.
이번 연구에서는 실시간(2Hz) MPI 영상획득과 사용자 주도 가상 FFP 조작(컴퓨터 마우스 혹은 조이스틱을 통한)을 특징으로 하는 직관적인 MPI 기반 내비게이션 플랫폼을 사용해 무리화된 나노입자의 궤적을 사용자 상호작용으로 직접적으로 제어 또는 나노입자를 모니터링해 나노입자의 위치를 조정할 수 있음을 확인했다.
특히 MPI 기반 내비게이션 플랫폼을 통해 사용자는 실시간 시각적 피드백으로 나노입자를 효과적으로 안내해 표적약물전달 등에 적용될 수 있도록 했다. 자기력 방향과 크기는 FFP의 위치를 조정해 제어 할 수 있으며 MPI와 결합하면 자기입자 궤적을 제어하고 추적하는 데 사용할 수 있다.
윤정원 교수는 “현재 수십억 원에 판매되는 차세대 의료영상장치인 MPI 장치를 국내 기술로 개발해 인체 내 주입된 나노입자의 이동을 제어하는 동시에 실시간으로 나노입자를 모니터링 할 수 있어 나노입자를 이용한 치료 효과를 향상시킬 수 있도록 했다”면서 “향후 표적약물전달 등 인체 내 표적화를 위한 자동 제어가 어려운 의료 분야에 적용해 새로운 약물표적시스템 의료기기 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 산업통상자원부 로봇산업핵심기술개발사업과 과학기술 정보통신부 휴먼플러스융합연구개발 챌린지사업, 보건복지부 마이크로의료 로봇 실용화 기술개발사업 지원으로 수행됐으며, 계측분야에서 세계적으로 가장 권위 있는 학술지인 IEEE(국제전기전자기술자협회) Transactions on Industrial Electronics(산업전자학술지, Impact Factor: 7.515, JCR 상위 2% 이내)에 11월 24일자 온라인 판에 게재됐다.
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