근육은 전기 모터나 내연 기관이 가지고 있지 않은 여러가지 재미있는 특징들이 있습니다. 예를 들면 부드럽고 아주 작게 만들수도 있으며 소음도 거의 없고 매우 에너지 효율적으로 작동이 가능합니다. 따라서 이를 이를 모방하거나 혹은 근육 세포 자체를 배양해서 인공 근육을 만든다면 매우 효율적으로 움직이는 로봇이나 의수, 의족을 만들 수 있겠지만 공학적으로 매우 어려운 일이기도 합니다. 그러나 최근의 세포 배양 기술과 더불어 3D 프린팅 기술이 결합한다면 미래에는 반드시 불가능 하지만은 않은 일로 생각됩니다.
최근 일리노이 대학 (University of Illinois at Urbana-Champaign) 의 엔지니어들이 골격근 (Skeletal muscle) 을 사용한 바이오 봇 (bio-bot) 을 공개했습니다. 아직은 플라스틱 골격에 살덩이가 붙어 있는 듯한 구조물이지만 과거 심장 근육을 사용했던 바이오 봇에서 보다 우리가 전기 자극으로 컨트롤이 용이한 골격근을 사용했다는 점에서 진일보 한 것으로 평가받고 있습니다.
(근육을 이용한 바이오 봇의 개념도 Tiny walking “bio-bots” are powered by muscle cells and controlled by an electric field. Credit: Janet Sinn-Hanlon, Design Group@VetMed)
(동영상)
일리노이 대학의 라시드 바시르 교수 (Rashid Bashir, Abel Bliss Professor and head of bioengineering at the U. of I.) 와 그의 동료들은 3D 프린터로 제작이 가능한 하이드로겔 (hydrogel) 을 이용해서 자연 에서 볼 수 있는 뼈와 인대를 재현했습니다. 그리고 조직 공학 (tissue engineering) 방식으로 만들어낸 골격근을 여기에 붙여서 동영상에서 볼 수 있는 것과 같은 작은 바이오 봇을 만들었습니다. 이 바이오 봇은 복잡한 동작을 하기는 어렵지만 전기적인 자극을 통해 동작 속도를 조절할 수 있습니다.
현재의 3D 프린팅 기술과 조직 공학 기술을 결합해서 다양한 형태의 골격 - 근육을 만들 수 있다면 그 응용범위는 적지 않을 것입니다. 다만 현재는 근육이 생존하고 영양분을 공급받을 수 있는 혈관 조직이나 근육을 조절하는데 필요한 신경 조직을 만들어내기는 어렵습니다. 따라서 실제 동물에서 볼 수 있는 수준의 근골격 시스템을 구현하는 것은 앞으로도 상당한 과정이 남아 있습니다.
다만 이렇게 하나씩 발전하다 보면 결국 언젠가는 근육으로 움직이는 로봇이나 혹은 진짜 팔 다리 같은 의수가 가능할 지도 모르는 일이죠. 이 연구는 Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) 에 실렸습니다.
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