화학 요법은 여러 형태의 암을 성공적으로 치료하지만 부작용은 신체의 나머지 부분에 큰 피해를 줄 수 있다. 암세포에 직접 약물을 전달하면 이러한 불쾌한 증상을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 이제 개념 증명 연구에서 ACS Nano에 보고된 연구원들은 pH 변화로 인해 입을 벌리고 화학 요법 화물을 방출하도록 유도하는 자석으로 암세포로 유도되는 물고기 모양의 마이크로 로봇을 만들었다.

과학자들은 이전에 작은 물체를 조작할 수 있는 마이크로스케일(100μm 미만) 로봇을 만들었지만 대부분은 약물 방출과 같은 복잡한 작업을 수행하기 위해 모양을 변경할 수 없다.

일부 그룹은 4D 프린팅된 개체(특정 자극에 따라 모양이 변경되는 3D 프린팅 장치)를 만들었지만 일반적으로 간단한 작업만 수행하고 모션을 원격으로 제어할 수 없다.

이러한 장치에 대한 생의학 응용을 향한 단계에서 Jiawen Li, Li Zhang, Dong Wu 및 동료들은 치료를 제공하기 위해 자석에 의해 특정 부위로 안내될 수 있는 모양 변형 마이크로 로봇을 개발하기를 원했다. 종양은 산성 미세 환경에 존재하기 때문에 팀은 pH가 낮아짐에 따라 미세 로봇의 모양이 바뀌도록 결정했다.

그래서 연구원들은 pH 반응성 하이드로겔을 사용하여 게, 나비 또는 물고기 모양의 마이크로 로봇을 4D로 프린팅했다. 게의 발톱이나 나비의 날개와 같은 모양의 특정 영역에서 프린팅 밀도를 조정하여 팀은 pH에 반응하는 모양 모핑을 인코딩했다. 그런 다음, 그들은 산화철 나노 입자의 현탁액에 마이크로 로봇을 배치하여 자기를 만들었다.

연구원들은 여러 테스트에서 마이크로 로봇의 다양한 기능을 시연했다. 예를 들어 물고기 모양의 마이크로 로봇에는 열리고 닫히는 조절 가능한 "입"이 있다. 팀은 페트리 접시의 특정 영역에 있는 암세포에 도달하기 위해 시뮬레이션된 혈관을 통해 물고기를 조종할 수 있음을 보여주었다.

주변 용액의 pH를 낮추자 물고기는 입을 벌려 화학 요법 약물을 방출하여 주변 세포를 죽였다. 이 연구는 유망한 개념 증명이지만 실제 혈관을 탐색하려면 마이크로 로봇을 훨씬 더 작게 만들어야 하며 신체의 움직임을 추적하기 위해 적절한 이미징 방법을 식별해야 한다고 연구원들은 말한다.