초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
정밀 약물 표적 및 방출 기능을 갖는 외부 구동형 나노로봇 시스템 개발

□ 개발내용 및 결과
○ 약물의 담지, 표적화 및 방출용 생적합성 폴리머기반 나노로봇 제작
- 나노로봇용 폴리머 설계 및 합성
- 나노로봇 제작 및 담지 공정 개발
- 약물/MNP 함유 나노로봇 개발
- 약물표적 나노로봇 개발
○ 전자기 외부구동을 이용한 순환계 내 나노로봇 표적 타겟팅 기술 개발
- 영상 이미징/전자기 구동 시스템 개발
- 통합시스템 구축 및 성능

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
정밀 약물 표적 및 방출 기능을 갖는 외부 구동형 나노로봇 시스템 개발

□ 개발내용 및 결과
○ 약물의 담지, 표적화 및 방출용 생적합성 폴리머기반 나노로봇 제작
- 나노로봇용 폴리머 설계 및 합성
- 나노로봇 제작 및 담지 공정 개발
- 약물/MNP 함유 나노로봇 개발
- 약물표적 나노로봇 개발
○ 전자기 외부구동을 이용한 순환계 내 나노로봇 표적 타겟팅 기술 개발
- 영상 이미징/전자기 구동 시스템 개발
- 통합시스템 구축 및 성능평가
- In vivo 정밀 표적 타겟팅 검증
○ 외부구동에 의한 능동 약물방출 제어 기술 개발
- 외부자극 약물방출 시스템 설계
- 약물방출 능동제어 검증
○ In-vitro, In-vivo 의료적 검증
- 항암제 비임상 유효성 및 안전성
- 항암제 신약 비임상-임상시험 연계
- 항암제 임상약리 (약동력학 자료) 분석

□ 기술개발 배경
○ 기존 약물들을 이용한 치료법들은 낮은 지향성능으로 인한 낮은 치료 효능, 약물저항성(multi-drug resistance) 발생, 약물의 과투여로 인한 비선택적 독성, 심각한 부작용으로 인해 치료 및 시술한계 드러남
○ 나노입자 기반 약물전달시스템은 기존의 화학적 치료법에 비해 전달 효율이 크게 개선되었으나, 생체 내 안정성, 표적화 성능 및 방출 특성제어가 여전히 충분하지 않을 뿐 더러, 전달 성능이 나노입자 자체의 특성과 생체 내 환경, 타겟 부위 및 조직에 크게 의존하고 정밀도와 민감도가 떨어짐
○ 단순한 EPR 효과에 의존한 나노입자의 수동적 타겟팅 메커니즘은 암 조직 내 혈관 형성의 부족 및 불균일성, 내부 압력의 존재 등으로 암 조직 내부의 암세포까지 침투가 어려워 임상에서는 약물 자체를 사용했을 때와 비교하여 큰 효과를 보지 못함
○ 특히, 암의 경우 발생하는 부위에 따라 표적화 효율에 큰 차이가 있고, 대부분의 경우 조직학적, 유전자적, 분자 생물적으로 이질성(tumor heterogeneity)을 보임으로써 기본적으로 수동적 메커니즘에 의한 나노입자 표적화 전달시스템은 한계에 직면한 상태임
○ 기존의 나노입자 기반 약물전달시스템의 장점과 더불어 외부 전자기장을 이용한 약물의 체내 분포의 능동적 제어 구현과 의료영상과의 결합을 통한 타겟팅 정밀도 향상, 능동 약물전달 및 가시화를 통해 생체 내 환경에 의존적인 수동형 약물전달시스템 기술의 한계를 극복하고, 암치료 및 기타 약물전달 응용분야에서 기술도약의 새로운 돌파구를 열 수 있음

□ 핵심개발 기술의 의의
○ 대부분의 연구는 능동적 약물 전달과 방출에 관한 개별 기능에 관한 개념적 증명 단계에서 실험이 이루어지고 있으며, 아직 통합적 시스템에 수준에서의 약물전달 효율향상 연구는 태동기임
○ 나노로봇 기술을 활용한 정밀 약물표적 및 방출기능 원천기술을 확보하고 고형암 치료 나노로봇 시스템 기술이 구현된다면 향후 신규시장 창출이 기대됨
○ 본 과제를 통해 핵심 기반 기술을 충분히 확보하였으며 개발 된 전자기 표적화 기술이 부분적으로 기술이전이 이루어 졌음,

□ 적용 분야
○ 뇌혈관질환 치료용 마이크로로봇 : 본 과제를 통해 나노로봇 제작 및 조립기술, 나노로봇 제어기술 등의 개발을 통해 뇌혈관질환 치료용 디바이스들을 획기적으로 발전시킬 수 있을 것임.
○ 마이크로 Manipulation 분야 : 나노로봇의 이동기술에 외부자기장을 이용하는 기술은 유체 내에서 마그네틱 particle을 이동하는 기술과 연계될 수 있음. 따라서 기존에 사용하던 세포의 분리 방법의 하나로 적용될 수 있음
○ 바이오 관련 분야의 구동기 : 나노로봇의 위치유지 기술에서 폴리머재료를 이용한 구동기를 개발하는 기술은 바이오관련 분야에 많은 응용이 가능함.
○ 생체 적합성 측면에 생체 내에서 면역기능에 문제를 일으키지 않고 움직일 수 있는 구동기로 응용이 가능하고 생체 모방의 측면에서도 생체 조직의 다양한 기능을 모방함. 구동과 동시에 센싱의 기능이 가능한 소자로서의 응용이 가능함.

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 21
• 제 1 장 서 론 ... 23
• 제1절 과제의 개요 ... 23
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 28
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 31
• 제3절 수행 결과의 보안등급 ... 32
• 제4절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 32
• 제 3 장 결 과 ... 33
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 33
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 33
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 38
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 112
• 제2절 연구개발 추진체계 ... 119
• 제3절 R&D 도전과 배움 ... 120
• 제4절 고용 창출 효과 ... 121
• 제5절 자체보안관리진단표 ... 122
• 제 4 장 사업화 계획 ... 124
• 제1절 시장 현황 및 전망 ... 124
• 제2절 사업화 계획 ... 125
• 제3절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 126
• 부 록 : 시험성적서, 도면, 설계도 등 ... 127
• 끝페이지 ... 151