3D 프린트 스탬프가 연성 로봇을 위한 합성 근육을 가능하게 하다

MIT 연구진이 여러 방향으로 수축하는 근육 조직을 배양하는 방법을 개발했습니다. 미세한 홈이 있는 작은 틀을 3D 프린팅한 뒤 부드러운 하이드로겔에 눌러 무늬를 만들고, 그 홈을 따라 살아 있는 근육세포를 자라게 했습니다. 결과물은 눈의 홍채에서 영감을 얻은 연구실 모형으로, 사용할 수 있는 의수·의족이나 완제품 로봇은 아닙니다.

왜 여러 방향의 수축이 필요한가?

기존의 많은 생체 근육 구동기는 섬유가 거의 한 방향으로 배열돼 한 축으로만 당길 수 있었습니다. 실제 신체 움직임에는 여러 방향의 힘이 함께 작용합니다. 홍채의 근육은 동공 둘레를 따라 둥글게 배열된 부분과 바깥쪽으로 뻗은 부분이 있습니다. 연구진은 이 배열을 본떠 배양한 근육 섬유의 방향을 조절했습니다.

STAMP 제작법

STAMP는 미세 표면 무늬를 이용해 구동기 모양을 만드는 방법입니다. 틀의 홈은 근육세포 한 개 정도의 폭이었습니다. 연구진은 홈을 하이드로겔에 찍고 세포를 심어, 세포가 홈을 따라 정렬되고 섬유로 융합되도록 했습니다. 단백질 코팅은 틀을 떼어 낼 때 부드러운 겔이 찢어지지 않게 도왔습니다. 틀은 다시 쓸 수 있으며 연구진은 탁상형 3D 프린터에도 이 방식을 적용할 수 있다고 봅니다.

출처: MIT

실험에서 입증한 것

연구진은 원형과 방사형 근육 섬유가 있는 홍채 모형을 만들었습니다. 빛에 반응하도록 만든 골격근 세포에 원하는 위치의 빛을 비추자 서로 다른 방향으로 수축했고, 인공 동공이 좁아지는 움직임도 보였습니다. 컴퓨터 모델은 관찰된 움직임과 잘 맞았습니다. 3D 프린팅된 것은 틀이며 근육 섬유는 살아 있는 세포입니다. 완전한 사람의 홍채를 출력한 것은 아닙니다.

이 기술은 언젠가 소프트 로봇, 조직 연구, 약물 시험에 활용될 수 있습니다. 근육 질환 치료, 기존 모터의 대량 대체 또는 특정 시점의 상용화는 입증되지 않았습니다. 세포에 장기간 영양을 공급하는 방법과 내구성, 안정적인 생산도 해결해야 합니다.

관련 업계 기업

Oceaneering International은 해저 로봇 장비 등을 개발합니다. MIT 연구에는 참여하지 않았으며 논문은 이 기업이 해당 근육 구동기를 제품에 사용한다고 밝히지 않습니다. 연구 결과만으로 주식의 성과를 예측할 수는 없습니다.

Oceaneering International (OII) (OII )

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참고 논문: Rossy, T. 외, “Leveraging microtopography to pattern multi-oriented muscle actuators”, Biomaterials Science 13, 2891–2907 (2025). doi:10.1039/D4BM01017E.