(성공사례) i-NANOSWARMS 프로젝트, 스마트 나노봇 군집으로 미래 생의학 혁신

EU 지원 연구팀, 자율 구동형·지능형 나노봇 군집을 개발하여 생체 내 협동·통신·상호작용이 가능한 차세대 바이오의료 응용 가능성 제시

i-NANOSWARMS(Cooperative Intelligence in Swarms of Enzyme-Nanobots) 프로젝트는 새 떼나 물고기 떼처럼 집단적으로 움직이고 협력할 수 있는 나노봇을 개발하는 것을 목표로 함
해당 프로젝트는 생체적합적 연료를 이용해 스스로 움직이며, 상호 통신과 협동이 가능한 스마트 나노봇 군집을 제작 중
연구는 2020년부터 시작되어, 3차원 공간 내 집단 이동 및 화학 반응(chemotaxis)을 이용한 목표 지점 유도 기술을 구현하기 위한 공학적 방법을 탐구
프로젝트 총괄인 Sánchez 교수(ICREA·카탈루냐생명공학연구소, IBEC)는“이러한 집단 운동이 구현되면, 생의학 분야의 실질적 응용이 가능해질 것”이라고 설명
i-NANOSWARMS 팀은 현재까지 3D 환경에서 생물 대류(bioconvection)를 모방한 나노모터의 집단 운동 제어에 성공
나노봇 군집은 점액이나 윤활액(관절 사이의 점성 액체)과 같은 복잡한 생체 유체와 상호작용하며 소분자 물질의 전달 효율을 향상시킬 수 있음
연구팀은 또한 스티그머지(stigmergy) 개념을 나노봇 연구에 도입. 이는 개미나 흰개미가 화학 신호를 방출·감지하여 경로를 공유하는 협동 메커니즘으로, i-NANOSWARMS에서는 “첫 번째 나노봇 집단이 점성이 높은 매질을 화학·물리적으로 변형시킨 후, 두 번째 집단이 그 경로를 따라 활성 성분을 보다 효율적으로 운반하는 방식”을 구현함
가장 주목할 만한 성과는 요로암(방광암) 치료를 위한 요소분해효소 기반 나노모터 군집 연구이며, 이 연구를 통해 나노봇 군집 기반 치료 분야의 선도 연구팀으로 부상
해당 군집의 의료영상기법(in vivo imaging) 적용은 최초로 수행되었으며, 방사성핵종 치료 및 면역요법 병행 실험에서 생쥐의 방광 종양 크기 감소라는 탁월한 결과를 달성
연구팀은 현재까지 사용된 무기(inorganic) 나노모터에서 벗어나, 유럽의약품청(EMA) 및 미국식품의약국(FDA)이 승인한 유기·분해성 모터로 전환할 계획
나노봇 간 통신 메커니즘(연쇄 반응·화학유인반응 등)을 심화 연구하고, 다양한 생체 내 영상기법(in vivo imaging)을 추가적으로 검증할 예정
i-NANOSWARMS에서 파생된 새로운 유럽연구위원회(ERC) 프로젝트 2건, OrthoBots와 MucOncoBots도 현재 IBEC 주도로 진행 중