[학위논문]무펌프식 스킨-온-어-칩을 이용한 인간 유래 피부등가물 모델 제작 및 천연 추출물 효능 평가 Fabrication of human skin-equivalent model and effectiveness evaluation of natural extract in a pumpless skin-on-a-chip원문보기
송현정
(한림대학교 대학원
나노-메디컬 디바이스공학 협동과정 나노-메디컬 디바이스공학전공
국내석사)
현재까지 피부 등가물은 인간 피부의 모든 기능을 재현할 수 없으나 최근에는 마이크로 유체를 사용하여 혈관을 제작할 뿐만 아니라 3D 구조의 피부를 만들어 내는 연구가 진행되고 있다. 미세유체 스킨-온-어-칩에서는 세포 배양을 위한 지지체로서 세포외기질 단백질이 사용된다. 조직의 미세 환경을 조성하기 위해서는 최적의 지지체 재료의 선택이 필수적인데, 본 연구에서는 지지체로 쥐 꼬리 ...
현재까지 피부 등가물은 인간 피부의 모든 기능을 재현할 수 없으나 최근에는 마이크로 유체를 사용하여 혈관을 제작할 뿐만 아니라 3D 구조의 피부를 만들어 내는 연구가 진행되고 있다. 미세유체 스킨-온-어-칩에서는 세포 배양을 위한 지지체로서 세포외기질 단백질이 사용된다. 조직의 미세 환경을 조성하기 위해서는 최적의 지지체 재료의 선택이 필수적인데, 본 연구에서는 지지체로 쥐 꼬리 콜라겐, 돼지 피부 콜라겐, 오리발 콜라겐을 사용하여 피부 등가물 연구를 하였으며 세포 성장 및 분화에 미치는 영향을 비교하였다. 그리고 면역조직화학염색을 시행하여 각각의 다른 지지체 물질을 사용하여 피부 구조물의 분화 및 생존력을 비교 평가하였다. 3종의 콜라겐은 섬유아세포 배양 때 수축율과 건조 후 경도 값이 상이하였는데 수축 정도 뿐 만 아니라 별개의 기계적 특성을 가졌다. 콜라겐의 종류 및 배양 조건에 따라 피부 등가물의 조직 이미지를 관찰 하였는데 인간 유래 3D 피부 등가물 모델 제작에는 쥐 꼬리 콜라겐이 가장 적합하였다. 또한 피부 등가물 모델 개발에 있어 in vivo에 가까운 환경을 조성해주는 새로운 in vitro 플랫폼인 gravity flow system을 사용하여, 앞서 연구하였던 결과를 토대로 피부등가물 제작에 가장 적합한 지지체 재료인 쥐 꼬리 콜라겐을 연구에 적용하였다. gravity flow system은 미세 유체 채널을 통해 배양액을 지속적으로 순환 시켜 주면서 인체와 더 가까운 환경을 조성해주는데 조직 염색을 통해 분화에도 도움을 주는 것을 확인하였다. 이러한 기술들을 활용하여 강황잎 추출물 농도에 따른 인간 유래 3D 피부 등가물 모델에 대한 효능을 평가하였고, 조직 염색과 중합효소연쇄 반응을 통해 단백질 발현양을 평가하였는데 강황잎 추출물 농도가 증가할수록 피부 등가물 조직의 분화가 더 잘 되는 것을 확인하였다. 본 연구의 스킨-온-어-칩은 향후 화장품 효능 평가에 활용되어 전임상 및 임상 실험을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 개인 맞춤형 의료 서비스의 핵심 도구로 사용될 것으로 전망된다.
현재까지 피부 등가물은 인간 피부의 모든 기능을 재현할 수 없으나 최근에는 마이크로 유체를 사용하여 혈관을 제작할 뿐만 아니라 3D 구조의 피부를 만들어 내는 연구가 진행되고 있다. 미세유체 스킨-온-어-칩에서는 세포 배양을 위한 지지체로서 세포외기질 단백질이 사용된다. 조직의 미세 환경을 조성하기 위해서는 최적의 지지체 재료의 선택이 필수적인데, 본 연구에서는 지지체로 쥐 꼬리 콜라겐, 돼지 피부 콜라겐, 오리발 콜라겐을 사용하여 피부 등가물 연구를 하였으며 세포 성장 및 분화에 미치는 영향을 비교하였다. 그리고 면역조직화학염색을 시행하여 각각의 다른 지지체 물질을 사용하여 피부 구조물의 분화 및 생존력을 비교 평가하였다. 3종의 콜라겐은 섬유아세포 배양 때 수축율과 건조 후 경도 값이 상이하였는데 수축 정도 뿐 만 아니라 별개의 기계적 특성을 가졌다. 콜라겐의 종류 및 배양 조건에 따라 피부 등가물의 조직 이미지를 관찰 하였는데 인간 유래 3D 피부 등가물 모델 제작에는 쥐 꼬리 콜라겐이 가장 적합하였다. 또한 피부 등가물 모델 개발에 있어 in vivo에 가까운 환경을 조성해주는 새로운 in vitro 플랫폼인 gravity flow system을 사용하여, 앞서 연구하였던 결과를 토대로 피부등가물 제작에 가장 적합한 지지체 재료인 쥐 꼬리 콜라겐을 연구에 적용하였다. gravity flow system은 미세 유체 채널을 통해 배양액을 지속적으로 순환 시켜 주면서 인체와 더 가까운 환경을 조성해주는데 조직 염색을 통해 분화에도 도움을 주는 것을 확인하였다. 이러한 기술들을 활용하여 강황잎 추출물 농도에 따른 인간 유래 3D 피부 등가물 모델에 대한 효능을 평가하였고, 조직 염색과 중합효소연쇄 반응을 통해 단백질 발현양을 평가하였는데 강황잎 추출물 농도가 증가할수록 피부 등가물 조직의 분화가 더 잘 되는 것을 확인하였다. 본 연구의 스킨-온-어-칩은 향후 화장품 효능 평가에 활용되어 전임상 및 임상 실험을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 개인 맞춤형 의료 서비스의 핵심 도구로 사용될 것으로 전망된다.
Until now, skin equivalents have not been able to reproduce all the functions of human skin, but recently, they have been studying to make 3D structure skin as well as making blood vessels using microfluid. These microfluidic skin-on-a-chip use extracellular matrix proteins as supporters for cell cu...
Until now, skin equivalents have not been able to reproduce all the functions of human skin, but recently, they have been studying to make 3D structure skin as well as making blood vessels using microfluid. These microfluidic skin-on-a-chip use extracellular matrix proteins as supporters for cell culture. Selection of the optimal support material is essential for the microenvironment of the tissue. For this reason, we tested skin equivalence studies using rat tail collagen, porcine skin collagen, and duck feet collagen and compared their ability to cause cell growth and differentiation. The differentiation and viability of skin structures were evaluated and compared using immunohistochemistry using different scaffold materials. The three types of collagen had distinct mechanical properties as well as shrinkage in fibroblast culture. The shape of skin tissue and the microstructure of skin equivalents were also different according to collagen source and culturing conditions. Our study provided information on the selection of support materials to reproduce 3D skin equivalents. Using a new in vitro platform, the gravity flow system, which provides a near in vivo environment for the development of skin equivalents, rat tail collagen, a suitable support material for skin equivalent applications, was applied to the study .This gravity flow system allows the culture fluid to circulate continuously through the microfluidic channel, creating a closer environment to the human body. It was confirmed that it helps to differentiate through tissue staining. The study then assessed the effects of natural drugs on the basis of previously established techniques. Experimental results were evaluated by tissue staining and polymerase chain reaction. The higher the concentration of natural drug, the better the differentiation of skin equivalent tissue. This skin-on-a-chip study suggests that future studies could affect many areas such as cosmetic testing, skin disease models, and skin-related drug development. Keyword – skin equivalent, skin-on-a-chip, collagen, gravity flow system, 3D
Until now, skin equivalents have not been able to reproduce all the functions of human skin, but recently, they have been studying to make 3D structure skin as well as making blood vessels using microfluid. These microfluidic skin-on-a-chip use extracellular matrix proteins as supporters for cell culture. Selection of the optimal support material is essential for the microenvironment of the tissue. For this reason, we tested skin equivalence studies using rat tail collagen, porcine skin collagen, and duck feet collagen and compared their ability to cause cell growth and differentiation. The differentiation and viability of skin structures were evaluated and compared using immunohistochemistry using different scaffold materials. The three types of collagen had distinct mechanical properties as well as shrinkage in fibroblast culture. The shape of skin tissue and the microstructure of skin equivalents were also different according to collagen source and culturing conditions. Our study provided information on the selection of support materials to reproduce 3D skin equivalents. Using a new in vitro platform, the gravity flow system, which provides a near in vivo environment for the development of skin equivalents, rat tail collagen, a suitable support material for skin equivalent applications, was applied to the study .This gravity flow system allows the culture fluid to circulate continuously through the microfluidic channel, creating a closer environment to the human body. It was confirmed that it helps to differentiate through tissue staining. The study then assessed the effects of natural drugs on the basis of previously established techniques. Experimental results were evaluated by tissue staining and polymerase chain reaction. The higher the concentration of natural drug, the better the differentiation of skin equivalent tissue. This skin-on-a-chip study suggests that future studies could affect many areas such as cosmetic testing, skin disease models, and skin-related drug development. Keyword – skin equivalent, skin-on-a-chip, collagen, gravity flow system, 3D
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.