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3차원 배양이란 세포가 성장하면서 주변 환경과 상호작용 할 수 있도록 인위적으로 만들어진 배양 환경이다. 세포가 살아있는 조직과 유사하게 작용할 수 있으며, 다른 세포와 함께 배양이 가능하고 세포 외 기질과 세포간 상호작용이 생체 내 조직과 흡사하게 이루어질 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최근 화장품 및 의약품 개발 산업에서 실험 동물의 윤리적 문제로 인해 3차원 세포 배양 모델에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이로 인해 기존의 세포 배양 보다 in vivo와 유사한 환경조건을 구현할 수 있는 3차원 배양에 대한 관심이 증가하고 있다.
3차원 배양 지지체를 만들기 위해 생체 적합 물질인 ...

3차원 배양이란 세포가 성장하면서 주변 환경과 상호작용 할 수 있도록 인위적으로 만들어진 배양 환경이다. 세포가 살아있는 조직과 유사하게 작용할 수 있으며, 다른 세포와 함께 배양이 가능하고 세포 외 기질과 세포간 상호작용이 생체 내 조직과 흡사하게 이루어질 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최근 화장품 및 의약품 개발 산업에서 실험 동물의 윤리적 문제로 인해 3차원 세포 배양 모델에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이로 인해 기존의 세포 배양 보다 in vivo와 유사한 환경조건을 구현할 수 있는 3차원 배양에 대한 관심이 증가하고 있다.
3차원 배양 지지체를 만들기 위해 생체 적합 물질인 하이드로겔 중 천연고분자인 알지네이트를 이용하여 실험하였다. 알지네이트를 사용하기 위해 전자선 조사 멸균 방법을 사용하여 멸균하였다. 1,3,5,7,10kGy의 5가지 전자선 조사량을 사용하여 멸균한 뒤, 3차원 지지체인 비드를 만들어 실험하였고, 형태가 일정하게 만들어지는 가장 낮은 선량인 1kGy를 선택하여 제작하였다.
다음으로 적절한 알지네이트의 농도를 찾기 위해 실험을 진행했다. 1.3, 1.5, 1.8, 2.0%의 4가지 조건을 통해 비드를 만들었고, 그 중 원형의 형태에 가까운 1.3%를 선택하였다. 형태를 유지하기 위해서 가교 반응이 이루어져야 하기 때문에 적정한 가교 시간을 찾기 위해 실험을 진행했고 2분과 5분의 가교 시간을 비교하였다. 그 결과 가교 시간에 따른 차이는 크게 관찰되지 않았고, 2분의 가교 시간이 적합하다 판단되었다. 따라서 1kGy로 멸균된 알지네이트 가루를 1.3%의 농도로 사용해 2분간 가교 반응을 통해 세포 배양에 적합한 3차원 배양 지지체 조건을 확립하였다.
세포 배양의 최적 조건을 찾기 위해 쥐의 근아세포주인 C2C12세포로 실험을 진행했다. 지지체를 통해 세포를 배양할 때, 배양액에 들어가는 성장인자의 비율을 20%로 높여서 배양하는 것이 안정적이란 것을 확인하였다. 그 후 당일 도축된 소의 뒷다리 근육에서 소 근육줄기세포를 분리하여 순도를 측정하였고 약 82%의 순도를 가진 세포를 분리해냈다. 분리된 세포를 3차원 배양한 결과 약 1.5-2배 가량 세포가 증식하는 것을 확인하였다. 또한 세포 주기를 측정하여 증식하는 동안 정상적인 주기를 거치는 것을 확인하였고, 세포의 품질도 증식 주기가 3차원 배양에서 더 안정적인 것을 확인하였다. 또한 특성이 쉽게 변하는 줄기 세포의 특성이 일반 배양보다 약 2배 정도 높게 유지된다는 것을 확인하였다.
결론적으로 알지네이트를 사용하여 세포가 자라기 적합한 3차원 배양 지지체를 만드는 조건을 확립했고, 배양한 세포의 품질과 순도도 확인하였다. 이렇게 확립된 조건은 추후 다른 세포들의 배양 시에도 유용하게 사용될 수 있다. 그 뿐만 아니라 생체 내 환경과 유사한 환경을 구현할 수 있어 다양한 방면으로 적용시킬 수 있을 것으로 기대된다.