| 초록 |
□ 연구개요 이온 조사법을 이용하여 세포추적용 근적외선형광/자성 나노다이아몬드 소재를 개발하고, 3차원 프린팅법을 이용하여 케모카인 농도 구배를 갖는 나노다공성 미세유체칩을 제조하여, 근적외선형광/자성 나노다이아몬드를 이입한 면역세포의 특정 케모카인에 대한 주화성을 평가를 목표로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 이온조사법을 이용한 자성 및 근적외선 형광 기능을 갖는 나노다이아몬드 개발 완료함. 붉은색 형광 및 T1/T2에서 모두 이미징 효과를 나타냄을 확인하였음. - 나노다이아몬드의 표면 개질 기술을 개발하여, 질소 불순물을 함침시킴으로써 형광특성의 변화를 제어할 수 있는 기술을 개발함. 표면 개질된 분자의 특성에 따라 형광 강도를 제어할 수 있었으며, 약 7000 RPU 이상의 형광 특성을 보임. - 나노다이아몬드와 알렌드로네이트로 표면 개질된 나노다이아몬드를 섬유아세포(NIH/3T3)와 골세포(MC3T3-E1)에 이입하여 성장 거동을 분석함. - 공초점 현미경 분석결과, 나노다이아몬드를 이입하지 않은 세포는 침상 구조를 갖는 반면, 나노다이아몬드를 이입한 세포는 구형으로 변화하였음. 이는 나노다이아몬드의 이입에 따라 세포의 분화거동에 영향을 미칠 수 있음을 나타냄. - 세포의 주화성 평가를 위한 농도구배 제어를 위하여 섬유형 채널 구조를 갖는 미세유체칩을 개발하였음. 섬유형 채널 구조는 전기방사 섬유를 템플레이트로 활용하여 제작하였으며, 섬유형 채널의 크기는 수 마이크로미터에서 수십마이크로미터 크기로 제어할 수 있음. - 미세채널의 크기 및 유속에 따라 농도구배 및 혼합 효과에 영향을 미침을 확인하였음. 혼합효과가 뛰어난 미세유체칩은 생물분자를 합성할 수 있는 바이오리액터로 활용 가능함. 연속적인 미세유체칩 공정을 통하여 mRNA합성 기술을 확립하였음. - 3D 프린팅법을 이용하여 농도구배를 갖는 미세유체칩을 제조하였으며, 유속에 따라 농도구배를 효과를 확인함. 섬유아세포를 이용하여 세포의 주화성을 평가한 결과, 영양분을 포함한 FBS 농도가 높은 쪽으로 세포가 방향성을 가지고 이동함을 확인하였음. - Raw264.7 면역세포를 이용하여 리포다당류가 높은 방향으로 세포가 이동함을 확인하였으며, 세포 모니터링 및 분석을 통하여 정량적인 방향성과 세포이동 속도를 분석함. - 면역세포는 리포다당류가 고농도인 쪽으로 대조군 대비 7배의 빠른 속도로 이동하였으며, 세포의 주화성 평가를 위한 기반 기술을 미세유체칩을 이용하여 구현 완료하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 세포추적용 나노다이아몬드 소재 및 면역세포의 주화성 연구는 소재의 원천성 및 폭넓은 기초/임상응용성으로 인해 다수의 논문과 특허를 출원하였음. - 근적외선형광/자성 나노다이아몬드는 기존 형광체의 단점을 해결하고, 이중 근적외선형광/MR 이미징이 가능하여, 바이오이미징 소재로 활용 가능. - 면역세포를 이용한 효과적인 질병치료를 위해서 면역세포의 질병 조직으로의 이동이 우선되어야하므로, 면역세포의 주화성 특징을 평가할 수 있는 체계적인 플랫폼의 확보는 기초학문분야는 물론 임상적으로도 의미있는 연구임. - 미세유체칩 기술은 주화성 평가 플랫폼 외에도, 제약, 바이오, 센서, 화학/생물 반응기 등의 다양한 분야에 활용될 수 있는 기반 기술로써, 산업적인 응용이 기대됨. - 특히, 미세유체칩을 이용한 지질나노입자의 제조 기술은 mRNA 백신은 물론 암백신에도 활용될 수 있는 기반 기술이므로, 개발된 연구 성과를 이용하여 제약/바이오 분야의 핵심 기술로 활용할 수 있음. - 기술적인 측면에서 향후 임상에 근접한 추가적인 개발로 확대하여, 나노다이아몬드 기반의 테라그노시스형 질병 진단/치료제와 다양한 케모카인/약물/세포외기질에 대한 영향을 분석할 수 있는 스탠다드 미세유체칩으로의 활용이 가능할 것임. (출처 : 요약문 2p) |
