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1하이드로겔

'하이드로겔' 에 대한 통합검색결과 27건입니다.

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임지혜

성균관대학교

본 연구는 제 지도교수님이신 Nature Biotechnology volume 33, pages64-72 (2015) (https://doi.org10.1038/nbt.3071) 논문에서 아이디어를 얻어 진행된 연구입니다. 막대 형태의 다공성 실리카 마이크로 입자는 피하에 주사 후 입자들이 서로 얽히고 입자 사이에 공간을 만들면서 체내에서 수지상세포를 모집하는 스캐폴드가 형성됩니다.
- Adv. Funct. Mater.
- 2024.11.04
장선미

한양대학교

세포치료제는 살아있는 세포를 배양하여 질환을 치료하거나 예방하는 기술로, 기존 약품의 한계를 뛰어넘어 암을 비롯한 다양한 난치병 치료법으로 주목받고 있습니다. 하지만, 이식 후 환자의 면역 거부 반응을 예방하기 위해 장기간 면역억제제를 투여해야 하기 때문에 임상 적용이 제한되어 왔습니다. 따라서 현재까지 이식된 세포를 반투과성 막으로 캡슐화(encapsulation)하여 환자의 면역계로부터 보호하는 연구가 많이 진행되었습니다.
- J. Control. Release
- 2024.08.02
백세움

연세대학교 의과대학

간암은 수술 후 재발이 잦고, 다른 암(대장암, 유방암 등)에 비해 환자유래 세포배양, 이종이식모델 성공률이 30% 미만으로 최근 대두되는 환자 맞춤형 표적치료제, 면역치료제 개발 속도가 매우 저조합니다. 주된 이유로 간암은 동맥, 정맥혈을 동시에 공급받아 종양 위치, 크기에 따라 성장하는 산소 농도가 달라 기존 단일 산소 농도 배양방식이 간암에게는 적합하지 않을 것이라는 생각을 하게 되었습니다.
- Nat. Commun.
- 2024.07.17
장세윤

한국과학기술연구원

당뇨병 환자는 상처 치유 과정이 느리고 복잡하여 감염 위험이 높고 상처가 잘 낫지 않는 경우가 많습니다. 일반적으로 상처 회복은 형태와 색상 등 시각적 요인으로 분석되며, 상처액의 특정 대사 산물이나 바이오마커를 조사하는 파괴적인 방법이 사용됩니다. 이는 시간이 많이 걸리고, 환자에게 불편을 초래할 수 있습니다.
- Chem. Eng. J.
- 2024.06.18
박경민

고려대학교

줄기 세포는 자가 재생 능력, 면역 및 염증 반응의 조절, 다중 계통으로의 분화 능력 등의 독특한 특성으로 재생 의학 및 조직 공학을 위한 치료제로 개발되고 있습니다. 그 중 중간엽줄기세포 (mesenchymal stem cell, MSC)의 경우, 쉬운 접근성, 대규모 생산가능성, 윤리적 타당성 등의 장점으로 이식 치료에 많은 연구가 진행되어 왔습니다.
- J. Control. Release
- 2024.05.17
김아현

한국교통대학교

암은 인간의 건강에 큰 위협을 가하면 세계적으로 가장 높은 사망률을 초래합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 암 예방에 중요한 조기 진단이 가능하도록 쉽고 빠른 암진단을 하기 위해 소형화된 현장 진료 및 진단 장치가 필요합니다. 따라서 암 미세환경에서 과발현된 글루타티온 (GSH)과 활성산소종 (ROS)에 반응하는 폴리머닷 (PD-Cu2+)을 포함한 low-viscosity, injectable hydrogel을 이용하여 형광, 접착 특성, ...
- Chem. Eng. J.
- 2024.05.13
천서영

가톨릭대학교 의과대학

조직공학 및 재생의학은 줄기세포를 근간으로 인간의 세포와 조직, 장기를 대체하거나 재생시켜서 원래의 기능을 할 수 있도록 복원시키는 의학 분야입니다. 이러한 줄기세포 치료제는, 재생이 어려운 연골조직과 장시간이 소요되는 골재생, 골관절염 분야에 많이 활용되고 있으며 특히, 성장과 분화를 유도하고 치료 효율을 높이기 위해 스캐폴드나 하이드로젤과 같은 생체재료와 함께 접목하여 사용되고 있습니다.
- Adv. Sci.
- 2024.04.12
박상배

전남대학교

손상된 조직과 장기를 재생시키는 인체 기능 복원기술인 첨단재생의료는 차세대 의료기술로서 인식되어 급속도로 부상하고 있는 분야입니다. 재생소재는 조직재생 능력을 극대화시킬 수 있는 첨단재생의료의 핵심기술로 세포 주변의 복잡한 미세환경인 세포외기질(ECM, Extracellular Matrix)을 구현하는 것이 중요하게 여겨지고 있습니다.
- Nano Lett.
- 2024.02.26
김태현

서강대학교

경피 경로를 통해 약물을 투여하는 것은 차세대 약물 전달 방식으로 각광받고 있습니다. 특별히, 최근 개인 맞춤형 의료기술에 대한 관심이 고조되고 있고, 이를 위한 웨어러블 디바이스의 개발이 전세계적으로 활발하게 이루어지고 있습니다. 여기에 핵심적으로 필요한 기술은 세 가지 정도로 요약할 수 있습니다.
- J. Control. Release
- 2023.11.06
고중현

서울대학교

피부는 몸의 가장 바깥쪽에 위치해 있으며, 화학적, 물리적, 전자기적 자극으로부터 몸을 보호합니다. 그러나 이런 특성은 약물 전달에 있어 큰 장애물로 작용하기도 합니다. 이를 극복하며 저분자 약물들에 대한 경피투과 기술이 발전했고 많은 상용화된 기술들이 등장했지만, 단백질과 같은 큰 분자량의 물질은 피부의 바깥층인 각질층 (stratum corneum)을 통과하기가 어렵습니다.
- ACS Nano
- 2023.10.16
이효

연세대학교

제 연구 분야는 나노소재를 이용한 질병예방 플랫폼 개발로, 감염성, 퇴행성 질환 전반에 걸쳐 질병의 발생 기작을 연구하여 이를 조기에 진단하거나 백신을 통해 예방하는 기술을 주로 연구하고 있습니다. 나노 소재로는 주로 hydrogel 을 활용하고 있으며 공학도로서 다른 연구자분들께서 선행 연구해주신 내용을 바탕으로 제가 사용하는 목적에 맞게 발전시키는 방식의 연구를 지향하고 있습니다.
- Small
- 2023.06.14
박재규

연세대학교

헬스케어 산업의 발전과 더불어 최근 코로나 팬데믹으로 인해, 일상 속에서 진단이 가능한 원격 의료 서비스에 대한 관심이 높아졌습니다. 이를 위해서는 특히, 환자의 몸에 통합되어 생체 신호를 장기간 검출하는 부착형 혹은 삽입형 장치가 중요합니다. 하지만, 기존의 전자 소자용 소재는 사람의 피부 조직보다 훨씬 단단하기 때문에, 부드럽고 굴곡진 형태의 피부 조직에 안정적으로 접착하는데에 한계가 있습니다.
- Adv. Sci.
- 2023.05.09
김준

한국과학기술연구원, 과학기술연합대학원대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 ?골 조직이 손상되었을 때, 체내에서는 손상된 조직을 재생하기위해 다양한 성장인자를 손상 부위로 분비하기 시작합니다. 이때, 조직이 재생되는 과정마다 주로 방출시키는 성장인자의 양과 종류가 다르게 하여 정상 조직으로 재생시킵니다. 따라서 이러한 복합적인 성장인자 방출패턴을 모방할 수 있는 지지체가 있다면, 골 조직 재생 유도 효과를 증가시킬 수 있다 생각하였습니다. ?본 연구에서는 두 가지 성장인자를 순차적으로 방출시킬 수 있는 주입 가능한 하이드로겔 지지체 기술을 개발하여 골 조직 재생을 극대화 시킬 수 있는 연구를 진행하였습니다. 본 연구에서 개발한 하이드로겔은 상온 이하의 온도에서 용액으로 체온에서는 단단한 하이드로겔로 변화는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 이용해 주사가능한 지지체(scaffold)로 활용하였고, 골 조직 재생에 많이 발현되는 성장인자인 TGFβ1 (transforming growth factor beta-1) 과 BMP-2(Bone morphogenetic proteins-2) 를 담지하여 순차적으로 방출시키는 주사 가능한 하이드로겔 지지체를 설계하였습니다. 본 연구에서 개발한 하이드로겔과 성장인자는 이온성, 소수성 상호작용에 의해 담지가 되어있는데, TGFβ1과 BMP-2 각각은 다른 분자 구조를 가져 하이드로겔과의 인력이 다르게 됩니다. 이러한 원리를 이용하여 하이드로겔로부터 TGFβ1가 먼저 방출하게 되고 BMP-2 가 대부분 방출되지 않고 남아있도록 설계 하였습니다. 체내 주입 하였을 때, 자연 조직 재생 과정과 유사하게 초기에 혈관화, 줄기세포 유입이 급격하게 증가된 것을 확인하였고 후에 골조직 재생이 증가한 결과를 얻었습니다. 본 연구에서 개발된 하이드로겔을 이용하여 복합적인 성장인자를 순차적으로 국소 부위에 전달 시킬 수 있어, 다양한 조직 재생에도 적용 가능한 기술로 응용범위가 넓을 것으로 기대합니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. ?제가 소속해 있는 연구실은 한국과학기술연구원 생체재료연구단 송수창박사님 연구실 입니다. 온도감응성 폴리포스파젠 하이드로겔을 개발하고, 바이오-메디컬 분야에 다양하게 응용하는 연구를 하고있습니다. 주로 하이드로겔을 이용한 약물전달기술로 유전자, 화학 약물, 단백질 등을 국소 부위에 목표
- Adv. Healthc. Mater.
- 2023.02.28
최수지

성균관대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 힘줄 또는 인대는 수분 함량이 60-80%인 연질 콜라겐으로 구성되어 있으나 선형의 콜라겐 섬유가 다발성으로 배열된 고유한 구조로 인해 높은 기계적 물성과 우수한 피로 저항을 나타냅니다. 또한 힘줄과 뼈와의 계면은 세포와 조직의 복잡한 구성에 기인한 특유의 높은 접착력을 가집니다. 힘줄의 높은 뼈 접착성과 높은 기계적 물성을 동시에 모사하는 생체 소재를 구현하는 것은 그동안 매우 어렵다고 알려져 왔습니다. 본 논문의 주요 재료인 하이드로겔은 대표적인 생체 적합성 소재로 높은 수분 함량으로 인해 바이오 분야에 많이 이용되고 있는 물질입니다. 그러나 기존의 하이드로겔은 쉽게 파괴되는 매우 낮은 물성을 가지고 있어서 힘줄을 모사하기에는 기계적 물성의 한계가 있었습니다. 또한 하이드로겔을 이용하여 뼈-힘줄 간 계면의 강한 접착력을 모방한 전례가 없었습니다. 이번 논문에서 저는 인장력이 우수한 하이드로겔에 접착력이 있는 고분자를 도입하고 추가적인 기술을 적용하여 최종적으로 힘줄의 선형 구조, 우수한 기계적 물성, 높은 뼈 접착력을 동시에 가지는 힘줄 모방 고강도 하이드로겔을 개발하였습니다. 향후 후속 연구를 통해 하이드로겔 물성이 생체 내에서 장기간 안정적으로 유지되는지를 검증하여 힘줄, 인대 치료 분야 및 근골격계 인공조직의 새로운 대안이 되기를 기대합니다. 본 연구 과정에서 생긴 에피소드라고 하면 실험 과정 내내 가장 저를 힘들게 했던 “뼈 손질하기”가 아닐까 싶습니다. 개발한 하이드로겔의 뼈 접착성을 알아보고 다양한 조건을 실험하기 위해서는 매우 많은 수의 뼈가 필요했고 유기물의 특성상 미리 손질해 놓을 수 없기 때문에 매번 실험에 필요한 양만큼 손질해야 했습니다. 뼈에 붙어 있는 부산물을 제거하고 세척한 뒤 전기톱을 사용해 원하는 사이즈로 뼈를 절단하였습니다. 여자의 힘으로 단단한 뼈를 자르기가 여간 힘든 일이 아니었기 때문에 뼈를 손질하고 나면 늘 근육통에 시달리기 일쑤였습니다. 연구를 하며 전기톱으로 뼈를 직접 절단하게 될 거라고 입학 전의 저는 알았을까요? 웃픈 에피소드이지만 힘든 과정이 있었으나 좋은 결실을 맺을 수 있어 뿌듯합니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. 제가
- Adv. Mater.
- 2023.02.09
정다인

강원대학교 약학대학

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 하이드로겔(hydrogel)은 친수성 고분자 네트워크로 이루어진 3차원 구조체로, 높은 수분 함량, 생체 적합성을 나타내 약물 전달 및 조직공학 분야에서 활발히 연구되고 있습니다. 약물전달시스템(drug delivery system, DDS)이란 약물의 부작용을 최소화함과 동시에 약물의 치료 효과를 극대화시키기 위한 기술을 의미합니다. 하이드로겔은 지속적이고 국소적인 약물 전달이 가능해 초기 burst release로 인해 초래되는 부작용을 줄일 수 있어 약물전달체로써 주목을 받고 있습니다. 본 연구에서는 이런 하이드로겔을 기반으로 기아 요법(starvation therapy), 화학역학적 요법(chemodynamic therapy), 페롭토시스(ferroptosis) 및 광열 치료 요법(photothermal therapy)을 결합시켜 유방암의 국소 치료 효능을 확인하였습니다. 일반적으로 암세포는 높은 증식 속도를 충당하기 위해 포도당을 흡수하기 때문에 충분한 영양분과 산소를 공급받지 못하다면 굶어 죽을 수 있습니다. 이를 기반으로 glucose oxidase는 산소를 사용하여 d-glucose를 glucuronic acid와 hydrogen peroxide로 변환시킵니다. 이때 생성된 hydrogen peroxide는 철, 구리, 망간 같은 금속 이온과 Fenton or Fenton-like reaction을 통해 hydroxyl radical로 변환될 수 있습니다. 암세포의 hydrogen peroxide 농도 (1x10 -4 M)가 일반 세포의 농도 (2x10 -8 M)에 비해 높긴 하지만 성공적인 화학역학적 요법을 수행하기엔 충분하지 않습니다. 따라서 glucose oxidase를 하이드로겔 내에 봉입시킴으로써 암세포에 기아 요법을 적용시킴과 동시에 자체적인 hydrogen peroxide 생성을 통해 화학역학적 요법에 기여할 수 있습니다. 더불어 하이드로겔에 철을 결합시켜 철 이온이 방출되면 Fenton reaction을 통해 생성된 ROS로 지질막의 과산화를 일으키게 됩니다. 이는 세포 내 철에 의존하는 페롭토시스를 유발하여 암세포를 사멸시킬 수 있습니다. 또한 철 이온은 합성 고분자의 catechol과 결합하므로 광열 치료 요법에도 적용할 수 있습니다. 광열 치료 요법은 빛 에너지를 열로 전환시켜 인접한 세포를 열로 사멸시킬 수 있어 암 치료에 많이 사용됩니다. 또한 본 연구에 사용된 하이드로겔은 신속한 겔화, 단일 주사기 주입, 자가 치유, 전단 박화 등의 적절한 유변학적 및 기계적
- Chem. Eng. J.
- 2022.06.14
김예은

성균관대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 활성산소는 호흡과정에서 자연스럽게 생기는 대사 산물로 세포의 signaling을 조절하는 역할을 합니다. 따라서 체내에 반드시 필요한 물질이지만, 항상성을 잃고 그 양이 과도하게 많아지게 되면 단백질과 지질 산화, 그리고 DNA에 damage를 주어 염증성 질환을 발생시킵니다. 그래서 저희는 피부에서 발생하는 염증성 질환인 아토피 피부염 치료를 위해 활성산소를 제거하는 세륨 옥사이드 (세리아) 나노 입자를 담지한 알긴산 하이드로젤 패치를 고안하였습니다. 아토피 피부염 치료를 위해서 일반적으로 사용되는 국소 스테로이드제는 장기간 사용 시 피부 부위의 국소 부작용 뿐 아니라 소아 발육 부진이나 쿠싱증후군 등 전신 부작용을 유발하는 문제점이 있습니다. 아토피 피부염은 만성 질환으로 발전하는 경우가 많아 안전하면서도 지속적인 치료가 가능한 치료법이 필요하다고 생각하였습니다. 본 실험에서 사용된 세리아 나노 입자는 그 크기가 5 nm 이하 일 때 ce 3+ 와 ce 4+ 가 공존하면서 표면에 oxygen vacancy를 갖게 되는데, 그 자리에 활성산소가 interaction을 하면서 물과 산소로 변환되어 결과적으로 활성산소를 제거하게 됩니다. 특히 본 실험에서 사용된 세리아 나노입자와 알긴산 하이드로겔 모두 합성법이 매우 간단하여 원하는 모양과 크기에 따라 쉽게 패치를 만들 수 있다는 장점이 있습니다. 하이드로겔 자체가 적절한 기계적 물성과 유연함을 가져 굴곡이 있는 아토피 피부염 부위에도 쉽게 부착할 수 있습니다. 또한 이 하이드로겔 패치는 수분 함유량이 100%에 가까워 건조한 아토피 피부에 보습 작용을 할 수 있고, 세포 내?외에서 활성산소를 효과적으로 제거함이 실험으로 증명되었습니다. 그리고 아토피를 유발한 마우스 모델로 동물실험을 진행하였을 때도 면역학적으로 유의미한 치료 효과를 나타냈습니다. 특히나 본 실험에서는 세리아 나노 입자가 하이드로겔 외부로 방출되지 않았음에도 불구하고 피부 조직에서 활성산소 양이 감소되었는데, 이는 무기나노입자가 체내에 침투되었을 때 발생할 수 있는 나노 독성으로부터 자유롭다는 장점으로 연결될 수 있습니다. 본 연구는 아토피 피부염 뿐만 아니라 다양한 염증성 질환 치료 목적으로 세리아 나노 입자 기반 알긴산 하이드로겔이 활용될 가능성을 보여주었다
- Nano Lett.
- 2022.03.24
이길용

Harvard University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 줄기세포를 이용한 생명현상의 이해와 인공장기의 개발, 맞춤형 환자 질병 진단 등 이를 활용한 응용분야는 다양한 방면에서 연구가 활발하게 이루어 지고 있습니다. 이 중에서 심장근육세포는 전도성을 가지며, 구조와 기능이 밀접하게 연관되어 있습니다. 심장의 생리학적 현상과 관련 질병을 이해하고, 응용하기 위해서는 다양한 생물물리학적 이해가 요구 됩니다. 따라서, 심장의 생리학적인 기능을 연구하고 응용분야에 적용하려면 하려혀면 심장의 주요 제어 메커니즘을 모방한 시스템을 구축이 필요합니다. 본 연구를 통해 두가지 심장의 핵심 내부 제어 메커니즘을 한가지 시스템에 적용하였습니다. 첫째, 내부제어 방식으로 기계 자극을 감지하는 심장세포의 성질을 이용하였습니다. 이를 위해, 물고기 모양의 하이드로겔 양면에 인간유도만능줄기세포로 분화한 인간 심장근육을 각각 키워서, 물고기의 양쪽 근육형태를 가지는 시스템을 구축하였습니다. 한쪽 근육이 수축하면 다른쪽 근육이 이완되어서 기계자극을 유도하게 되는데, 이를 감지하는 심장세포로 인해 근육이 다시 자동적으로 수축하게끔 유도하였습니다. 이렇게 자동으로 인간 심장 근육이 상호적으로 수축과 이완을 반복하게 되면서, 물고기의 유영하는 모습을 인공적으로 묘사할 수 있게 될 수 있었습니다. 두번째, 내부 제어 메카니즘으로 사용하였던 것은 스스로 리듬을 조절하는 심장박동조직의 메커니즘입니다. 근육의 수축과 이완이 잠시 멈추었을 때, 심장의 Pacemaker 부분과 유사한 조직을 만들어 이를 통해 심장박동리듬으로 다시 근육의 수축과 이완을 작동하게 하였습니다. 심장세포 자체의 내부 제어 메카니즘을 통해서 세포 조직이 수축/이완됨으로써 외부 제어 메커니즘없이 자체 움직임이 가능하고, 이뿐만 아니라 광유전공학적 방식으로 빛에 반응하게 근육을 만들었기에, 필요에 따라 외부 빛자극으로 심장 근육의 움직임을 조절할 수 있게 하였습니다. 기존 Materials분야에서 Quantum dots이나 Nano-materials이 크기와 구조에 따라서 에너지 준위가 변화하고, 기능을 달리하여 여러방면에 활용 할 수 있던 것 처럼, 심장근육 세포도 조직의 기하적적 구조에 따라 그 기능과 단백질 발현을 선택적으로 제어 할 수 있습니다. 특히, 심장의 기능과 생리학적 특성을
- Science
- 2022.03.02
민성준

경희대학교 치과대학

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 3D 바이오 프린팅은 조직공학 및 지지체 분야에서 생분해성, 생체 적합성을 가진 고분자 물질을 이용하여 인공 뼈, 치과 보철, 인공 혈관, 인공 피부, 인공 장기, 바이오 칩 등 다양한 인공 대체물을 제작하는 연구가 활발히 이루어 지고 있습니다. 그러나 바이오프린팅에 사용되는 바이오잉크는 재료에 따라 출력안정성, 생체적합성과 같은 특성이 고려사항으로 요구됩니다. 본 연구에서는 조직 재생을 촉진시킬 수 있는 다양한 생리 활성 분자가 포함된 혈소판 용해물(PL)을 바이오잉크의 재료로 사용하였습니다. 혈소판 용해물은 혈소판 풍부 혈장(PRP)의 동결-해동 주기 동안 방출되는 성장 인자 및 접착 분자들을 함유하고 있으며 지혈 및 상처 치유, 뼈, 연골 재생 등 다양한 조직 재생을 돕는 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 나아가 본 연구에서는 PL 고유의 낮은 안정성과 물리적인 물성을 향상시키기 위해 메타크릴화된 PLMA를 합성하였고 광가교를 통해 하이드로겔을 제조하였습니다. 또한 PLMA 하이드로겔의 강성이 광가교의 정도에 따라 조절될 수 있음을 확인하였으며, PLMA 하이드로겔 기반 다층 지지체는 생체적합성 뿐만 아니라 내부 다공성 구조를 가지고 있기 때문에 잉크에 탑재된 다양한 세포가 성장할 수 있는 환경을 제공할 수 있음을 입증하였습니다. 따라서, 기존 PL의 한계점을 개선한 PLMA은 새로운 바이오잉크로서 조직공학 분야에서 다양하게 응용될 수 있을 것으로 생각됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 본 연구는 경희대학교 치과대학 치과재료학교실에서 권일근 교수님, 문호진, 허동녕 연구교수님의 지도하에 수행되었습니다. 저희 연구실은 현재 치아조직재생을 위한 기능성 바이오소재 기술 및 골조직 융복합 지지체 개발에 관한 연구에 매진하고 있으며, 타 기관과의 협업 연구 또한 활발히 진행하고 있습니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 연구 활동을 진행하면서 많은 시행착오와 실패에 낙담하고 자책하기도 합니다.. 하지만 인내하고 부지런히 관련된 실험 방법들을 찾아보고 주변에 자문도 구하다보면 어느새 정상궤도에 올라와 성과를 이루고 보람을 느끼는 시기가 찾아오기도 합니다. 저 또한 인내하고
- Biofabrication
- 2021.12.06
서수영

한국과학기술연구원, 서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 뇌 질환 중 뇌종양은 치료가 어렵고 재발이 잘되는 질병으로 알려져 있습니다. 뇌 암 세포가 주변 뇌 조직으로 침투하는 특징 때문인데, 이러한 침윤 습성과 약물 내성에 뇌 암 미세환경*이 영향을 끼치며 뇌혈관이 가지는 특이적인 장벽 기능인 혈관-뇌 장벽*이 치료 약물의 전달 효과를 방해하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 뇌종양 치료제 개발 단계에서 뇌 암 미세환경은 필수적으로 고려되어야 합니다. ※ 암 미세환경 (tumor microenvironment) : 암 조직 내에 존재하는 다양한 세포들과 세포외기질, 염증성 환경 등을 포함하는 암세포 주변의 총체적 환경을 이야기하며, 암세포의 증식 및 전이 등에 영향을 끼치는 것으로 알려졌다. ※ 혈관-뇌 장벽 (blood-brain barrier) : 혈관과 뇌 사이에서 물질 전달을 엄격하게 제한하는 기능적 장벽 구조. 뇌 조직으로 이물질이 유입되는 것을 막고, 뇌 기능에 필수적인 물질의 출입만을 선택적으로 허용한다. 해당 기능은 뇌의 항상성 유지에 필수적이지만 뇌 질환 치료제의 투과도 방해한다. 따라서 본 연구에서는 하이드로겔내에 뇌혈관 세포, 성상교세포, 혈관주위세포를 공배양하는 형태로 실제와 유사한 구조적, 기능적 특성을 갖는 혈관-뇌 장벽을 칩 상에 구현하고 3차원 형태의 뇌 암세포를 함께 배양하여 실제와 유사한 암 미세환경이 모사된 뇌종양 모델로 응용하였습니다. 이를 이용하여 배양 환경에 따른 뇌 암세포의 침윤 특성과 약물 저항성을 분석하고, 유전자 분석 결과를 바탕으로 이와 관련된 기전을 발견하였고, 혈관-뇌 장벽 개방 물질로 인해 혈관-뇌 장벽 비투과성 항암제의 전달 효과가 증대되는 것까지 확인하였습니다. ? 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 저는 한국과학기술연구원 김홍남 박사님 연구실과 서울대학교 이강원 교수님 연구실에서 석박사 통합과정을 진행하고 있습니다. 김홍남 박사님 연구실에서는 3차원 상에 여러 세포를 공배양하여 신체 조직을 모사할 수 있는 체외 플랫폼 개발에 대한 연구를 주로 진행하고 있습니다. 특히 뇌 혈관, 신경망, 뇌 암 등을 구현하는 플랫폼을 개발하고, 해당 플랫폼을 질병 모델로 활용하여 질병 기전 연구 및 약물 효능 검사 등에 활용하고 있습니다. 이강원 교수님
- Adv. Funct. Mater.
- 2021.11.12
김경섭

고려대 의과대학

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 허혈성 심혈관 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나입니다. 심장 이식은 말기 심부전 (end-stage heart failure) 환자에게 가장 효과적인 치료법으로 남아 있지만, 장기 이식을 위한 기증자 부족은 점차 확대되고 있으며, 심장 이식 환자는 만성 면역 거부 반응, 세포 괴사 및 세포 사멸, 심정지, 이식 심장 비대의 위험이 있습니다. 세포 치료는 심장 기능 개선을 달성할 수 있는 유망한 방법입니다. 세포는 일반적으로 관상동맥 또는 심근내 주사(injection)에 의해 전달되지만, 이들 세포의 대부분은 심장 박동 및 혈류에 의해 생착(engraftment)되지 않아 세포 사멸을 초래합니다. 치료 효능을 향상시키기 위해 다양한 접근법이 개발되었으며, 특히, 기능화 된 인공 조직 시스템을 통한 세포 전달은 원하는 부위에서 더 높은 세포 생착(engraftment) 및 생존율을 유도합니다. 3D 바이오 프린팅 기술은 4차 산업혁명을 이끌 기술 중 하나이며, 천연 고분자, 생체적합성 고분자 및 세포 등을 프린팅 잉크 (바이오 잉크)로 이용하여 생체 조직을 모방한 인공 조직을 제작합니다. 제작된 인공 조직은 손상된 숙주 조직 부위에 이식하여 세포 치료로서 적용되며, 주변분비(paracrine)와 손상된 숙주 조직과의 직접적인 상호작용을 통해 재생 효과를 제공합니다. 본 연구에서는 인간 심근세포, 인간 심장 섬유아세포 및 젤라틴-메타크릴로일(GelMA) – 콜라겐 하이드로겔을 바이오 잉크로 사용하여 다공성 구조를 가진 이식 가능한 3D 심장 조직 (cardiac mesh; cMesh)을 제시했습니다. 다공성 cMesh는 기존에 제시된 세포 패치에 대비해 세포 생존과 관련된 mTOR, AKT 및 ERK의 phosphorylation을 증가시켜 구조적 이점을 입증했으며, 이는 산소 및 영양공급에 용이한 구조를 갖기 때문이라 생각됩니다. 또한, 급성심근경색(AMI) 쥐 모델에 이식된 cMesh는 장기간 이식생존율(graft survival rate)을 유지하였으며, 이는 장기간 주변분비능 (paracrine ability)을 유지함을 의미합니다. Angiopoietin-1/Tie-2 pathway를 통하여 혈관 형성 및 안정화를 유도하였으며, 이를 통해 섬유증 감소, 좌심실 두께 증가 및 심장 기능을 개선함을 확인할 수 있었습니다. 더불어, 본 연구를 통해 더 나아가 임상적으로 적용 가능한 세포 패치 플
- Biofabrication
- 2021.09.27