[뉴스스페이스=이종화 기자] 캘리포니아 공과대학교(Caltech, 칼텍)와 서던캘리포니아 대학교(USC) 과학자들이 스스로 종양으로 이동해 항암제를 전달할 수 있는 미세한 거품 모양의 로봇을 개발하여, 실용적인 의료용 마이크로로봇 실현을 향한 획기적인 진전을 이뤘다. 

칼텍의 의공학 교수 Wei Gao가 이끄는 연구팀은 2026년 2월 2일 Nature Nanotechnology에 연구 결과를 발표했다. 이 효소 기반 마이크로버블 로봇 '버블 봇'은 생쥐 실험에서 21일간 기존 약물 전달 방식에 비해 방광 종양 무게를 약 60% 감소시키는 효과를 거두며 의료용 마이크로로봇의 실용화 가능성을 높였다.

caltech.edu, eurekalert, scitechdaily, researchimpact.caltech에 따르면, 이 버블 봇은 소 혈청 알부민(BSA) 단백질 껍질로 둘러싸인 마이크로버블 구조로, 초음파 프로브를 이용해 용액을 교반하는 간단한 공정으로 수천 개를 대량 생산할 수 있다. 기존 하이드로겔 기반 로봇처럼 클린룸이나 3D 프린팅이 필요 없어 비용을 획기적으로 절감했으며, BSA 껍질은 초음파 영상 조영제 역할도 겸한다.
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효소 연료로 자율 항해 구현

버블 봇의 추진력은 표면에 부착된 우레아제 효소에서 비롯된다. 체내 노폐물인 요소(urea)와 반응해 암모니아와 이산화탄소를 생성하며, 효소의 불균등 분포로 화학적 불균형이 발생해 로봇을 전진시킨다. 연구팀 리더 Wei Gao 교수는 "기포 자체를 로봇으로 만들어 단순화했다"며, 이 방식이 생체적합성과 즉시 파괴 가능성을 보장한다고 밝혔다.
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두 가지 버전 중 자성 나노입자 탑재형은 외부 자석으로 조종되며 초음파로 추적 가능하다. 더 발전된 카탈라아제 효소 버전은 종양이 과다 생성하는 과산화수소(H2O2) 농도 구배를 감지해 화학주성(chemotactic) 행동으로 자율 표적 접근을 실현한다.

초음파 터뜨림으로 약물 침투 극대화

표적 도달 후 집속 초음파가 버블을 파열시켜 항암제(예: 독소루비신)를 방출하며, 이 과정에서 생성되는 기계적 힘(관성 공동현상)이 약물의 종양 깊숙이 침투를 강화한다. 제1저자 Songsong Tang은 "생체적합성, 운동 제어, 영상 유도, 주문형 트리거를 하나의 단순 플랫폼에 통합했다"고 강조했다.

이번 연구는 2024년 Science Robotics의 하이드로겔 로봇(21일 4회 투여로 종양 축소)을 계승하며, 버블 봇이 더 효율적임을 입증했다. 생쥐 실험에서 약물 단독 투여 대비 60% 종양 무게 감소(21일 기준)를 확인했으나, 인간 임상 전 장기 안전성 검증이 남아 있다.