인간과 다른 동물에서 혈액-뇌 장벽(BBB)은 혈류에서 뇌로 들어오는 것과 그렇지 않은 것을 제어하는 매우 선택적이고 반투과성인 세포층이다. 예를 들어, 뇌가 생존하는 데 필요한 물질 (예: 물, 포도당 및 아미노산)은 쉽게 통과할 수 있는 반면, 외부 또는 유해한 병원체 (예: 바이러스 및 박테리아)는 일반적으로 차단된다.

최근 수십 년 동안 과학자들은 뇌 질환을 치료하기 위해 BBB를 통과할 수 있는 분자를 개발하려고 시도했다. 최초의 성공적인 횡단은 1995년에 발생했다. 그 이후로 다양한 성공률을 가진 다양한 재료와 나노 규모의 전달 시스템을 사용하여 수많은 방법이 연구되었다. 여기에는 나노 입자 외에도 추진 및 탐색 기능을 갖춘 세포 기반 마이크로 로봇이 포함된다. 면역 반응은 신체 방어에 의한 공격과 제거에 취약한 후자의 경우 주요 도전이었다.

중국의 한 팀이 Science Robotics 저널에 실린 새로운 연구에 따르면 트로이목마처럼 기능하는 바이오 하이브리드 마이크 로봇이 뇌종양의 근원에 더 가까이 다가가는 방식으로 위장한다.

악성 뇌종양의 가장 공격적이고 가장 흔한 형태인 다형성 교모세포종은 방사선 요법, 화학 요법, 외과적 절제술과 같은 현재 치료법을 병행하더라도 평균 생존 기간이 12~17개월에 불과하다. 그러나 미래에 연구원들은 그들의 새로운 전달 시스템이 인간에게 "정밀 생물 의학에 대한 유망한 경로"를 제공할 수 있다고 믿는다.

이 연구의 연구자들은 면역 체계를 속이고 BBB를 몰래 빠져나가기 위해 다음과 같은 일련의 단계를 통해 바이오 하이브리드 마이크로봇을 만들었다.

첫째, 그들은 산화철(Fe3 O4)을 사용하여 전달 시스템의 기본 역할을하는 자기 나노 겔을 형성했다. 여기에는 신경 교종 및 다양한 뇌 전이에 대해 활성으로 알려진 화학 요법 약물인 파클리탁셀이 포함되어 있다.

그런 다음이 나노 겔을 박테리아 대장균의 나노 압출에서 파생된 주변 막으로 코팅하여 위험한 병원체처럼 보이게 했다. 이 외부 층은 또한 약물의 누출을 방지했다.

마지막으로 그들은 코팅 된 나노 겔을 호중구 (감염과 싸우는 백혈구의 일종)에 노출시켜 혈류에서 뇌로 이동하는 동안 흡수되고 위장되도록 했다.

연구원들은 회전하는 자기장에 놓인 신경교 종이 있는 생쥐에서 중성 로봇을 테스트했다. 동물의 꼬리에 주입한 후 봇은 몸을 통해 뇌를 향해 이동했다. 그런 다음 BBB를 통과하여 신경 교종 조직으로 들어가 암 치료를 성공적으로 전달했다.

연구 저자는 "실시간 위치 추적, 자율 경로 계획 및 비전 기반 피드백의 기능을 결합함으로써 우리 시스템은 프로그래밍 된 경로를 따라 중성 로봇의자가 탐색을 가능하게 한다."고 썼다.

그러나 인간 임상 환경에서 사용하기 전에 몇 가지 추가 개선이 필요한다. 연구진은 MRI와 형광 이미징이 뉴트로봇 그룹이 움직일 때 추적할 수 있지만 개별 그룹은 식별하기가 더 어렵다는 점에 주목한다. 향후 실험에서는 최적의 선량을 제공하기 위해 전체 떼에 대한 정확한 안내를 보장하는 더 높은 해상도의 실시간 관찰이 필요하다. 현재이 연구는 뉴트로봇이 현재의 인공 마이크로 로봇이 따라올 수 없는 방식으로 자연 호중구의 생물학적 특성과 기능을 상속할 수 있음을 증명한다.

아래 비디오에서 보다 통제된 체외 조건에서 개별 뉴트로봇은 초당 16.4 µm의 속도로 이동하며, 이는 자연 호중구보다 약 50배 빠른 속도이다.

연구의 공동 저자이자 Harbin Institute of Technology의 교수인 Zhiguang Wu 박사는 "우리의 연구는 뉴트로봇의 치료가 신경 교종 보유 마우스의 생존 시간을 연장할 수 있음을 확인했다."고 말했다. "따라서 공상 과학 소설의 마이크로/나노 로봇 이야기를 현실로 번역하는 데 너무 오래 걸리지 않을 것이다."

https://www.futuretimeline.net/blog/videos/neutrobots.mp4