|
▲ 제1저자 김유리 석박사통합과정생, 제1저자 구명석 석박사통합과정생, 교신저자 김영근 교수, 교신저자 강희민 교수
고려대학교 공과대학 신소재공학부 강희민-김영근 교수 연구팀이 임플란트 소재가 제시하는 리간드의 크기와 간격을 생체 내 분자 규모에서 제어하여 세포의 부착과 분극화를 조절할 수 있는 나노조립체 시스템을 개발했다.
이번 연구는 국제학술지 Advanced Materials (Impact Factor: 30.849)에 제1저자 김유리 석박사통합과정생, 제1저자 구명석 석박사통합과정생, 교신저자 김영근 교수, 교신저자 강희민 교수의 저자 순서로 4월 27일 게재됐다. 해당 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 신진 연구자지원사업 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
세포외 기질에 있는 단백질들은 세포를 모집하거나 세포가 부착되는 정도를 조절하는 역할을 한다. 이러한 단백질 중에 RGD 리간드*1를 갖는 파이브로넥틴은 특히 대식세포*2가 염증 반응을 나타내는 M1 분극화, 재생 반응을 나타내는 M2 분극화를 조절할 수 있기에, 재생 의학 및 공학 분야에서 주목받고 있다. 연구팀은 다양한 액상환원법*3을 이용하여, 산화철 나노입자, 금 나노입자를 제조하고 두 소재를 복합화한 산화철-금 나노조립체*4를 개발하였으며, 신축성 폴리머 링커를 이용하여 임플란트 소재에 나노조립체를 부착하여 대식세포의 부착과 분극화를 제어할 수 있는 시스템을 개발했다. 나노조립체의 구성성분인 금 나노입자는 씨앗-매개 성장법을 이용하여 크기와 간격을 조절할 수 있었으며, 금 나노입자에는 RGD 리간드가 코팅되어, 결과적으로 리간드의 크기와 간격을 파이브로넥틴과 인테그린과 같은 생체 내 분자 규모에서 조절했고, 그것이 대식세포의 접착과 분극화에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한, 외부 자기장으로 임플란트 소재와 신축성 링커로 연결된 나노조립체의 거동을 조절하여, 재생성 면역 반응을 촉진할 수 있어, 생체 내 대식세포의 정밀 제어 가능성을 검증한 데 의의가 있으며, 맞춤형 환자 치료의 상용화 가능성을 제시했다. ■ 그림설명 ▲ 그림1. 나노조립체가 제시하는 리간드의 크기와 간격에 따른 대식세포의 접착과 분극화 조절 시스템의 모식도 산화철-금 나노조립체가 제시하는 리간드의 크기와 간격을 정밀하게 제어함과 동시에 자기장을 이용하여 대식세포의 접착과 분극화를 조절할 수 있는 시스템에 대한 모식도. ▲ 그림2. 생체 내 나노조립체의 리간드의 간격과 크기에 따른 대식세포 제어 실험 결과
나노조립체가 제시하는 리간드의 크기와 간격의 조절과 자기장의 인가에 따른 마우스의 생체 내 대식세포의 접착과 분극화에 의한 실험 결과 ■ 용어설명 1. RGD 리간드: 세포 부착을 매개하게 하는 세포외 기질(Extracellular Matrix)의 단백질 중 파이브로넥틴의 아미노산 서열. 세포막에 존재하는 수용체 인테그린(integrin)은 RGD 리간드를 인지하고 세포가 부착되도록 함
2. 대식세포 : 대식세포는 초기 면역 반응에서 중요한 역할을 하며, 외부 환경에 의해 M1 대식세포 또는 M2 대식세포로 분극화함. M1 대식세포는 염증성 면역 반응을 하여 몸에 침입합 세균을 방어하는 데 중요한 역할을 하며, M2 대식세포는 재생성 면역 반응을 하며 조직의 리모델링에 관여함. 3. 액상환원법 : 금속염을 전구체로 하여 환원제와 열을 이용하여 나노결정을 얻는 방법으로 용매 내의 금속염 농도의 과포화에 따른 핵 생성과 성장으로 나노입자를 합성하는 방법.
4. 산화철-금 나노조립체 : 산화철 나노입자가 중심에 위치하고, 표면에 상대적으로 작은 금 나노입자가 일정한 크기와 간격을 가지며 붙어있는 구조로, 금 나노입자에만 반응하는 물질을 사용하여 부분적인 표면 기능화가 가능함. ■ 논문정보 *제목: Submolecular Ligand Size and Spacing for Cell Adhesion -출처: 고대소식
|
