[헬스코리아뉴스 / 이충만] 인체 내부를 스스로 이동하며 병변을 찾아 약물을 전달하고, 필요하면 직접 치료까지 수행하는 ‘나노로봇(Nano-robotics)’이 차세대 약물 모달리티(Modality)로 주목받고 있다. 기존 저분자 화합물과 항체 치료제의 한계를 극복할 새로운 플랫폼으로 기대를 모으고 있지만, 상용화를 위해서는 생체 적합성과 정밀 제어, 규제 체계 마련 등 해결해야 할 과제도 적지 않다.

‘모달리티’ 진화…저분자에서 나노로봇까지

모달리티는 약물의 형태나 질병을 치료하는 방식을 의미한다.

제1세대 모달리티인 저분자 화합물(Small Molecule)은 표준화된 화학 공정을 통해 대량 생산이 가능하고 경구 투여가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 저분자 화합물은 분자 크기가 작아 효소의 활성 부위처럼 비교적 작은 결합 부위는 효과적으로 표적할 수 있지만, 단백질 간 상호작용(PPI)처럼 복잡하고 넓은 결합면을 갖는 표적을 제어하는 데는 한계가 있다. 정상 단백질과 비의도적으로 결합하는 부작용도 단점으로 꼽힌다.

이 같은 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 항체와 펩타이드 기반의 제2세대 모달리티 생물학적 제제(Biologics)다. 생물학적 제제는 화학적으로 합성한 물질이 아니라, 생명체의 세포나 조직 등 살아있는 생물학적 원료를 사용하여 제조한 의약품이다. 이로 인해 우리 몸의 면역 체계를 활용해 훨씬 더 정교하고 높은 선택성으로 질병의 타깃을 표적할 수 있다. 오늘날 생물학적 제제가 암이나 자가면역질환의 표준 치료법으로 자리 잡은 배경이다. 하지만 생물학적 제제 역시 질병 부위까지 도달하는 과정에서 체내 대사 환경의 영향을 받는다는 한계는 여전히 존재한다.

“병변 찾아 직접 치료”…능동형 치료 플랫폼 주목

이러한 흐름 속에서 등장한 기술이 차세대 모달리티로 주목받는 나노로봇이다.

나노로봇은 기존처럼 약물을 수동적으로 전달하는 데 그치지 않는다. 초소형 구조체가 체내를 이동하며 목표 병변을 스스로 탐색하고, 목적지에 도달한 뒤 약물을 방출하거나 필요한 경우 병변을 직접 처리한 후 생분해 과정을 거쳐 체외로 배출되는 개념이다.

외부 자기장이나 초음파 신호 등을 이용해 약물이 도달하기 어려운 부위까지 접근할 수 있다는 점도 기존 치료법과 차별화되는 특징으로 꼽힌다.

학계 “게임체인저 될 가능성”

실제로 2025년 1월 학술지 ’Journal of Drug Delivery Science and Technology’에 게재된 연구에서는 나노로봇이 차세대 치료 플랫폼으로 발전할 가능성을 제시했다.

이란 아미르카비르 공과대학교 연구팀은 “나노 로봇은 몸속 깊은 곳까지 들어가 아주 정확하게 병변을 찾아낼 수 있으며, 약물을 병이 난 곳에만 정확히 전달할 수 있다”며 “전통적인 절개 수술 대신 나노 단위에서 물리적인 처치나 수술을 수행하여 침습을 최소화할 수 있다”고 강조햇다.

생체적합성·정밀 제어·규제 해결이 관건

다만 실제 임상 현장에 적용되기까지는 해결해야 할 과제도 적지 않다.

우선 생체 적합성 확보가 관건이다. 인체의 면역 시스템이 외부 유입 물질을 병원체로 간주해 공격하지 않도록 나노 로봇의 표면을 설계하고 생체 내 거부 반응을 최소화하는 기술적 제어가 필수적이다.

복잡한 생체 환경에서 나노 로봇의 내비게이션 역량도 요구된다. 혈관 내 급격한 혈류와 정교한 해부학적 구조 속에서 목표 지점까지 이탈 없이 도달하는 능동적 운전 기술이 뒷받침되어야 한다. 상용화를 위해서는 공정 표준화와 대량생산 기술을 확보해 경제성을 높이는 작업도 병행돼야 한다.

여기에 자율적으로 이동하는 기계가 인체 내부를 순환하는 데 따른 안전성 검증과 법적 규제, 윤리적 기준 등 규제 체계 마련 역시 향후 해결해야 할 과제로 꼽힌다.

업계는 생체 적합성과 정밀 제어 기술, 규제 체계 등 해결해야 할 과제가 적지 않지만, 기술 발전 속도를 고려할 때 나노로봇이 차세대 약물 모달리티로 자리매김하는 것은 시간문제가 될 것으로 보고 있다.