로보틱스

자성 겔 캡슐이 로봇공학과 의학 모두를 발전시킬 수 있다

게시일 2024년 1월 24일

업데이트일 2026년 7월 31일

작성자

Jonathan Schramm

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자성 고분자

Prof. Abdon Pena-Francesch, 미시간 대학교 BioInspired Materials Lab의 책임자이며, 그의 팀은 개발했습니다. 탄소 기반 분자만으로 구성되었음에도 자성 특성을 가진 겔을 만들었습니다. ‘TEMPO magnets’라고 불리는 이 자성 겔은 다른 자성 물질에 끌리며 자기장에 반응합니다. 이를 통해 겔을 원격으로 조작할 수 있습니다. 예를 들어, 위에 있는 캡슐을 수술을 수행하거나 약물을 전달하도록 유도할 수 있습니다.

출처: University of Michigan

이 TEMPO 기반 겔의 자성은 금속 기반 자석보다 약하지만, 이는 생물 의학 응용 및 특정 소프트 로봇에 강점이 될 수 있습니다. 예를 들어, MRI와 이 기술을 결합하면 더 강한 자석이 MRI를 사실상 무감각하게 만들 수 있습니다. 따라서 이 경우 MRI를 사용해 의료 캡슐이 제대로 약물을 전달했는지, 어디에서 전달했는지, 혹은 소화관 내에서 자성 겔 캡슐의 움직임을 모니터링할 수 있습니다.

다음 단계

이 특정 프로젝트의 다음 단계는 이 유형의 겔을 생분해 가능하게 만들어 인체에 대한 내성을 높이고, 오염 및 환경 오염에 대한 우려 없이 자연에서도 사용할 수 있게 하는 것입니다.

자성 겔 외에도 3D 프린팅/첨가제 제조는 소프트 로봇공학에 큰 도움이 될 수 있습니다. 느리게 경화되는 탄성‑플라스틱은 기존 옵션을 넘어서는 보철물에 좋은 선택지를 제공합니다. 우리는 소프트 로봇공학과 3D 프린팅의 성장하는 연결 고리에 대해 우리 기사 “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real“에서 논의했습니다.

또한 우리는 “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch” 기사에서 3D 프린팅 산업 전반을 살펴보았습니다.

경직된 로봇공학에서 벗어나기

현재 로봇은 우리 생활에 은밀히 중요한 부분이 되었습니다. 그러나 이는 주로 무거운 산업용 로봇 팔 설계에 국한되었습니다. 최근에는 드론과 소형 배송·물류 로봇이 더 많은 작업을 차지하고 전쟁에서도 중요성이 커지고 있습니다. 하지만 이러한 설계는 여전히 유압 및 무거운 금속 기반 시스템에 의존합니다.

출처: Unsplash

너무 경직된 재료는 로봇의 적용 범위를 제한합니다. 예를 들어 움직임 범위가 제한되거나 섬세한 물체를 다루기 어려운 경우가 있습니다. 로봇공학의 기계적·금속적 특성은 의료 분야, 특히 보철물이나 내부 나노 로봇 구현에 큰 제약이 됩니다.

소프트 로봇

플라스틱, 고분자, 금속 와이어 또는 기타 유연한 부품을 사용해 이른바 “소프트 로봇”을 개발하려는 노력이 강하게 진행되고 있습니다. 더 부드러운 설계는 자연에서 영감을 받은 새로운 개념을 로봇 제작에 적용할 수 있게 합니다. 우리는 이와 관련해 우리 기사 “How Robotics Can Take a Cue From Nature“에서 논의했습니다.

하지만 이러한 시스템은 여전히 몇 가지 제한점이 있습니다:

전원 공급원에 연결돼 있어야 합니다.
미리 정해진 몇 가지 형태나 움직임에만 제한됩니다.
무게가 꽤 무겁습니다.

출처: Youtube

이 제한점을 없애는 아이디어는 강직한 금속 부품 대신 자석을 사용하는 것입니다. 이는 외부 전원 공급이 필요 없게 하고, 가능한 형태와 움직임의 다양성을 크게 높여줍니다.

하지만 금속 자석은 여전히 무겁고, 대부분의 경우 어느 정도 독성을 가지고 있어 의료 응용에 활용하기 어렵습니다. 이는 로봇이 부드럽고 섬세한 조직과 상호작용해야 하는 의료 분야에서 매우 유망한 응용 분야임에도 안타까운 상황입니다.

그러나 물리 법칙이 자석이 반드시 금속으로 만들어져야 한다고 규정하지는 않습니다. 자성 특성만 있으면 충분합니다. TEMPO 자석처럼 다른 재료도 이 조건을 만족할 수 있습니다.

소프트 혹은 자성 로봇 주식

1. Stereotaxis

STXS 가격 차트

Stereotaxis는 의료 텔레로보틱스 분야의 선두주자입니다. 그들의 Genesis RMN(로봇 자성 내비게이션) 시스템은 자기장을 이용해 환자 몸 안의 카테터를 안내합니다. 이는 주로 심장 수술 및 기타 혈관 내 치료에 사용됩니다.

이 분야에서 사용 가능한 유일한 로봇이며, 이는 Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG)이 주도하는 복강경 수술 및 Stryker(SYK – Mako 로봇)와 Medtronic(MDT – Mazor 로보틱스)과 같은 개방형 수술 로봇과는 차별화됩니다. 우리는 이 두 회사와 기타 기업을 우리 기사 “Top 5 Robotic Surgery Stocks”에서 다루었습니다.

이 방법은 수동 제어와 운영자 힘에 의존하는 경직된 카테터의 필요성을 없애며, 환자에게 발생할 수 있는 부작용 위험을 감소시킵니다.

또한 전통적인 카테터 삽입 방식은 X‑ray를 필요로 하는데, 이는 특히 절차를 정기적으로 수행하는 의료진에게 방사선 노출을 초래합니다. 이는 의료진에게 암 발생 위험을 높이는 것으로 잘 알려져 있습니다.

출처: Stereoaxis

수동 절차는 많은 기술을 요구하며, 비용이 많이 드는 교육이 필요하고, 운영자와 경험에 따라 성공률이 크게 달라집니다.

전통적인 방법과 비교했을 때, Stereotaxis의 솔루션은 합병증을 72% 감소시키고 방사선 노출을 36% 줄여줍니다.

이 회사는 이미 100개 이상의 병원에 시스템을 배치했으며 100,000명 이상의 환자를 치료했습니다.

Stereotaxis가 이미 원격 자성 내비게이션을 수술에 활용하고 있기 때문에, 유기 자성 로봇공학이 등장하면 이 회사가 유기 자성 겔 기술을 병원에 배치하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

2. 3D Systems Corporation

DDD 가격 차트

이 3D 프린팅 산업의 선두기업은 2017년 United Therapeutics (UTHR ) (UTHR)와의 연구 협력을 통해 바이오프린팅 분야에도 진출했습니다. 또한 2021년에 바이오 잉크 제조업체 Allevia를 인수했으며, 2020년에 CollPlant Biotechnologies (CLGN ) (CLGN)와 협업을 발표했습니다.

이 인수로 3D Systems는 생물학적 재료 프린팅 분야에서 선두 위치를 확보했습니다. 현재 Allevi 바이오프린터의 3가지 모델을 상용화하고 있습니다.

출처: 3D Systems [securities_stock_price_tag symbol="DDD" exchange="NYSE"]

3D 프린팅된 의료 기기와 보철물을 생산하는 기업이자 바이오프린팅 분야의 리더로서, 이 회사가 원격 제어 유기 자성 겔의 새로운 응용을 찾는 데 관심을 가질 수 있다고 생각합니다.

따라서 자성 겔을 이용한 소프트 로봇이 의료 분야에서 성장한다면, 3D Systems가 이 의료 혁신의 일환이 되어 새로운 치료를 위한 관련 도구를 3D 프린팅할 것으로 기대됩니다.

(우리는 “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks” 기사에서 바이오프린팅 분야를 심층적으로 탐구했습니다.)

3. Desktop Metal, Inc.

Desktop Metal은 650개 이상의 특허와 250가지 이상의 가능한 재료, 6,000여 고객을 보유한 또 다른 대형 3D 프린팅 기업입니다. 주요 초점 중 하나는 3D 프린팅 산업이 오랫동안 추구해 온 금속 3D 프린팅입니다.

이 회사는 독일 기업 EnvisionTEC를 인수하면서 의료 분야에도 진출했으며, 여기에는 치과 기술이 포함됩니다. 또한 선도적인 교정 장비 기업 Align Technology (ALGN ) 와의 전략적 파트너십을 맺었습니다.

EnvisionTEC와의 합병은 Desktop Metal이 Desktop Health 3D 프린터를 개발하는 데도 도움이 되었습니다. 이 프린터는 완전한 세포·장기 프린터라기보다 스캐폴드 프린터에 가깝습니다. 그러나 바이오프린팅이 영구적인 스캐폴드로서 하이드로겔이나 기타 고분자를 필요로 한다면, Desktop Health는 강력한 기술적 이점을 갖게 될 것입니다.