전자기장과 편모 박테리아를 결합한 암 지향 하이브리드 구동 마이크로로봇 = Tumor Targeting Hybrid Actuating Microrobot using Electromagnetic Field and Flagellum Bacteria

국문 초록 (Abstract)

약물전달 시스템은 병변이 존재하는 특정부위에 약물을 정확히 전달할 수 있고 약물의 부작용을 줄일 수 있으며 또한 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있다. 그렇기 때문에 전 세계 많은 연구자들이 다양한 방법으로 연구를 진행하고 있다. 이러한 약물전달 시스템은 먼저 약물이 필요한 병변부위까지 정확하게 전달할 수 있어야 한다. 그 방법으로 자기장을 이용한 방법, 박테리아 주화성을 이용한 방법 등이 개발되고 있다.
전자기 구동 시스템은 무선으로 작동이 가능하고, 기준치 미만에서는 인체에 대한 부작용이 없다. 하지만 병변으로 이동하기 위해서 많은 양의 약물전달용 비드를 정밀하게 제어하는 것이 어렵다.
박테리아 기반 약물전달 시스템은 박테리아의 주화성을 이용하여 정확한 암 타깃팅이 가능하다. 하지만 상대적으로 적은 힘밖에 낼 수 없다는 단점이 있다.
본 논문에서는 전자기장과 박테리아 구동 방법이 통합된 새로운 약물전달 방법에 대한 것이다. 즉, 전자기 구동 방법을 이용해 약물비드를 큰 분지 관까지 이동하고 모세혈관 내에서는 박테리아의 주화성을 이용해 정확하게 병변 위치까지 보내는 것이다.
제안된 방법을 검증하기 위해, 먼저 전자기와 박테리아 구동에 모두 사용할 수 있는 마그네틱 약물 비드를 만들고, 이를 이용해 자기장에서의 운동성, 박테리아에서의 운동성을 평가하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 가. 연구 배경 1
• 나. 국내외 연구 동향 3
• 다. 연구 목적 및 내용 9
• 2. 이론적 배경 10
• 가. Biot-Savart law 10
• 나. Conventional Helmhotz and Maxwell Coil 11
• 1) Helmholtz coil 11
• 2) Maxwell coil 13
• 다. 편모 박테리아의 운동성 14
• 라. 편모 박테리아의 주화성 16
• 3. 시스템 설계 및 제작 19
• 가. 전자기 구동 시스템 19
• 나. 로봇 제작 21
• 다. 박테리아 배양 23
• 라. 박테리오봇 제작 23
• 마. Hydrogel-based microfluidic device 제작 25
• 바. Micro fluidic channel gradient 분석 27
• 사. 마이크로로봇 tracking program 28
• 4. 마이크로로봇 제어 실험 29
• 가. 실험장치 구성 29
• 나. 마이크로로봇의 자기장 특성 31
• 1) Fe4O4 nanoparticles의 함량에 따른 이동속도 32
• 2) 주파수에 따른 이동속도 33
• 3) 자기장 이동 실험 35
• 다. 박테리오봇 기초 실험 36
• 1) Bacteria only 이동 실험 36
• 2) 박테리오봇 이동 실험 37
• 라. 자기장과 박테리아 기반 통합 이동 실험 39
• 5. 결론 40
• 참 고 문 헌 41
• Abstract 43