제노봇
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1. 개요
제노봇은 인공지능 프로그램에 의해 생성된 설계도에 따라 개구리 배아의 줄기 세포로 제작된 1mm 미만의 크기를 가진 생체 로봇이다. 피부 세포와 심근 세포로 구성되어 걷기, 수영, 화물 운반 등의 기능을 수행하며, 스스로 치유하고 자기 복제할 수 있다. 제노봇은 환경 정화, 약물 전달 등 다양한 분야에 적용될 가능성이 있으며, 형태 발생 연구의 도구로도 활용된다.
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| 제노봇 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 명칭 | 제노봇 |
| 유형 | 인공 유기체 |
| 발명 연도 | 2020년 |
| 발명자 | Sam Kriegman Douglas Blackiston Michael Levin Josh Bongard |
| 기술적 정보 | |
| 분류 | 로봇공학 합성생물학 |
| 응용 분야 | 의학 환경 정화 |
| 크기 | 미크론 크기 |
| 수명 | 7-10일 |
| 동력원 | 영양소 |
| 자가 추진 | 예 |
| 구성 요소 | 개구리 세포 |
2. 기존 제노봇
최초의 제노봇은 샘 크리그먼이 개발한 AI 프로그램에 의해 생성된 설계도에 따라 더글러스 블랙스톤에 의해 제작되었다.[3]
2. 1. 제노봇의 구성
현재까지 제작된 제노봇은 폭이 1mm 미만이며, 피부 세포와 심장 근육 세포 두 가지로만 구성되어 있다.[7][21] 두 세포 모두 초기(배반포기) 개구리 배아에서 채취한 줄기 세포에서 파생된다.[7] 피부 세포는 견고한 지지대 역할을 하고, 심장 근육 세포는 수축과 팽창을 통해 제노봇을 움직이는 작은 모터 역할을 한다.[2] 제노봇의 신체 모양과 피부 및 심장 세포의 분포는 진화 알고리즘을 사용한 시뮬레이션을 통해 특정 작업을 수행하도록 자동 설계된다.[2]2. 2. 제노봇의 기능
현재까지 제작된 제노봇은 폭이 1mm이며, 피부 세포와 심장 근육 세포 두 가지로만 구성되어 있다. 이 세포들은 모두 초기(포배 단계) 개구리 배아에서 수확한 줄기세포에서 파생된다.[7] 피부 세포는 견고한 지지대 역할을 하고, 심장 세포는 작은 모터 역할을 하여 부피가 수축 및 팽창하면서 제노봇을 앞으로 나아가게 한다. 제노봇의 신체 모양과 피부 및 심장 세포의 분포는 시행착오 과정을 사용하여 특정 작업을 수행하도록 시뮬레이션에서 자동으로 설계된다. 제노봇은 걷기, 수영, 펠렛 밀기, 화물 운반을 할 수 있고, 떼를 지어 함께 작동하여 접시 표면에 흩어져 있는 잔해물을 깔끔한 더미로 모으는 등 집단 행동도 가능하다. 음식 없이도 몇 주 동안 생존할 수 있으며, 열상 후에는 스스로 치유될 수 있다.[2]심장 근육 대신 섬모 조각을 성장시켜 수영을 위한 작은 노로 사용할 수도 있다.[8] 그러나 섬모를 이용한 제노봇 운동은 현재 심장 근육을 이용한 운동보다 제어하기 어렵다.[9] RNA 분자를 제노봇에 도입하여 분자 기억을 부여할 수도 있는데, 행동하는 동안 특정 종류의 빛에 노출되면 형광 현미경으로 보았을 때 미리 지정된 색상으로 빛난다.[9]
제노봇은 주변 환경에서 흩어진 세포를 모아 동일한 기능을 가진 새로운 제노봇으로 만드는 자기 복제도 할 수 있다.[10][11][12]
2. 3. 제노봇의 운동 및 감지 능력
현재까지 제작된 제노봇은 폭이 1mm 미만이며 피부 세포와 심장 근육 세포 두 가지로만 구성되어 있다.[7] 피부 세포는 견고한 지지대 역할을 하고 심장 근육 세포는 작은 모터 역할을 하여 부피가 수축 및 팽창하면서 제노봇을 앞으로 나아가게 한다. 제노봇은 걷고, 수영하고, 펠렛을 밀고, 탑재량을 운반하고, 떼를 지어 함께 작동하여 접시 표면에 흩어져 있는 잔해물을 깔끔한 더미로 모으도록 설계되었다. 또한 음식 없이도 몇 주 동안 생존할 수 있으며 열상 후에는 스스로 치유될 수 있다.[2]제노봇에는 다른 종류의 모터와 센서도 통합되었다. 심장 근육 대신 제노봇은 섬모 조각을 성장시켜 수영을 위한 작은 노로 사용할 수 있다.[8] 그러나 섬모 구동 제노봇 운동은 현재 심장 구동 제노봇 운동보다 제어하기 어렵다.[9] RNA 분자를 제노봇에 도입하여 분자 기억을 부여할 수도 있다. 행동하는 동안 특정 종류의 빛에 노출되면, 형광 현미경으로 볼 때 미리 지정된 색상으로 빛난다.[9]
2. 4. 제노봇의 자기 복제
제노봇은 주변 환경의 흩어진 세포를 모아 동일한 능력을 가진 새로운 제노봇으로 만들 수 있다.[10][11][12] 2021년 11월, 제노봇은 생식이 가능하게 되었다.[24]3. 제노봇의 잠재적 응용
현재 제노봇은 형태발생 과정에서 세포들이 어떻게 협력하여 복잡한 신체를 만드는지를 이해하기 위한 과학적 도구로 사용되고 있다.[1] 그러나 제노봇의 행동과 생체 적합성은 미래에 여러 분야에서 응용될 가능성을 보여준다.
제노봇은 생분해성을 가지며, 수명 주기 동안 오염 물질을 만들거나 외부 에너지 투입을 필요로 하지 않는다. 또한 미래에는 제노봇을 활용하여 바다를 오염시키는 미세 플라스틱 조각을 모아 재활용 센터로 운반할 수 있는 큰 덩어리로 만들 수 있다는 추측도 있다. 더불어 환자 자신의 세포로 제노봇을 만들면 면역 반응 문제를 줄일 수 있다.[2]
3. 1. 환경 분야 응용
제노봇은 오로지 개구리 세포로만 구성되어 생분해성이 뛰어나고 환경 친화적인 로봇이다. 기존 기술과 달리 제노봇은 수명 주기 동안 오염 물질을 생성하거나 외부 에너지 투입을 필요로 하지 않는다. 제노봇은 조직에 자연적으로 저장된 지방과 단백질로부터 에너지를 사용하여 움직이며, 이는 약 일주일 동안 지속된 후 단순히 죽은 피부 세포로 변한다.[2] 또한, 제노봇 무리는 접시 안의 미세한 펠릿을 중앙 더미로 밀어 넣는 경향이 있으므로,[2] 미래의 제노봇이 바다를 오염시키는 작은 미세 플라스틱 조각을 찾아 모아 기존의 배나 드론이 수집하여 재활용 센터로 가져갈 수 있는 큰 플라스틱 덩어리로 만들 수 있다는 추측이 있다.3. 2. 의료 분야 응용
환자 자신의 세포로 제노봇을 제작하면 다른 종류의 마이크로봇 전달 시스템에 내재된 면역 반응 문제를 사실상 제거할 수 있다. 이러한 제노봇은 잠재적으로 동맥에서 플라크를 긁어내고, 추가적인 세포 유형과 생명공학을 통해 질병을 찾아 치료하는 데 사용될 수 있다.[2]4. 갤러리
참조
[1]
간행물
Meet Xenobot, an Eerie New Kind of Programmable Organism
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[2]
논문
A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms
2020-01-13
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뉴스
Meet the Xenobots: Virtual Creatures Brought to Life
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2020-04-03
[4]
뉴스
Scientists use stem cells from frogs to build first living robots
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2020-01-13
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2020-01-13
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A research team builds robots from living cells
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Living robots
2020-02-25
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Living robots made from frog skin cells can sense their environment
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A cellular platform for the development of synthetic living machines
2021-03-31
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Kinematic self-replication in reconfigurable organisms
2021-12-07
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뉴스
These living robots made of frog cells can now reproduce, study says
https://www.washingt[...]
2021-12-01
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웹사이트
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2021-11-29
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世界初の生体ロボット、「生殖」が可能に 米研究チーム
https://www.cnn.co.j[...]
CNN
2021-12-01
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