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성과명늘었다 줄었다 하는 나노코일로 골세포 분화 조절 실마리

Remote Control of Time-Regulated Stretching of Ligand-Presenting Nanocoils In Situ Regulates the Cyclic Adhesion and Differentiation of Stem Cells(Advanced Materials (IF: 30.849, 2020년 기준))

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지원사업
개인기초연구(중견연구 및 신진연구 등)
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
고려대학교
연구자
민선홍, 고민준, 김영근
발표일
2021-02-03
조회수
80

늘었다 줄었다 하는 나노코일로 골세포 분화 조절 실마리


자기장을 사용해 동물모델에서 실시간으로 원하는 시점에 원격으로 줄기세포 분화 제어



개요

강희민, 김영근 교수(고려대학교 신소재공학부) 공동 연구팀이 임플란트 소재 표면에서 실시간 원격제어로 생체내 세포의 부착과 분화를 조절할 수 있는 자성 나노코일 시스템을 개발했다고 과학기술정보통신부 (장관 최기영)는 밝혔다.
과학기술정보통신부 개인기초연구(중견연구 및 신진연구 등)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 2월 3일 00시(한국시간) 게재되었다.


연구 내용

전기도금 방법을 이용하여 코발트-철 합금 나노코일을 제조하였고, 나노코일 표면에 세포부착성 RGD 리간드를 코팅하여 생체 내/외에서 자기장으로 리간드의 간격을 원격, 실시간으로 조절할 수 있는 나노코일 시스템을 개발하였다. 구체적으로 나노코일은 약 70nm 두께의 나노선들이 외경 180nm, 총 길이 1μm로 꼬인 나선형 구조를 갖고, 나노코일 시스템은 외부 자기장에 의해 최대 26% 신장할 수 있으며, 자기장이 없을 때는 원래 상태로 수축하여, 세포에 제시되는 세포접착성 RGD 리간드의 간격을 실시간 원격, 가역적으로 제어할 수 있다. 또한 나노코일은 세포 내부로 함입되거나 부러지지 않는 기계적 강도를 갖고 있으며, 생체 내에서도 가역적으로 신축할 수 있는 특성을 갖는다. 체외 및 체내 세포 실험에서 동일하게 외부 자기장을 인가하여 나노 코일의 간격이 늘어난 상태 즉, 세포접착성 RGD 리간드의 간격이 늘어난 신장 상태에서 줄기세포의 부착 및 골분화율이 확연히 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
이러한 실험결과를 기반으로 체외 및 체내 세포 실험에서 줄기 세포의 부착과 골분화의 차이를 확인함으로써 나노코일의 RGD 제시 간격을 원하는 시점에 원격으로 조절하여 줄기세포의 세포 부착 및 분화 촉진의 정밀한 제어가 가능함을 검증할 수 있었다.


기대 효과

고안된 나노코일 시스템은 줄기세포 뿐 아니라 대식세포, 암세포 등에도 응용이 가능할 것으로 예상되며 나노소재들을 활용한 바이오 메디컬 분야에 폭넓은 연구 가능성을 제시할 것으로 기대된다. 본 나노코일 구조는 자기장을 이용하여 치료 시점의 원격 제어가 가능하기 때문에 최근 중요한 이슈로 떠오르고 있는 맞춤형 의료에 맞추어 환자 치료에 상용화될 가능성이 있다.


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