초록 ▼

연구의 목적 및 내용
마이크로 패턴기술과 바이오 기능성 생체분자의 고정기술을 융합된 세포친화성을 가진 지지체를 설계하여 궁극적으로 지지체를 사용하지 않고도 혈관과 골조직을 복합적으로 형성하여 3차원적으로 형성된 인공조직을 제작 하였으며, 최종적으로 연구를 통해 개발된 인공조직의 실제 손상 조직 재생 효과가 있음을 검증함.
연구결과
1. 세포 응답성 생체모방형 지지체의 제조
● 골세포 및 혈관 내피세포의 증식 및 분화를 조절할 수 있는 Arg-Gly-Asp (RGD), Bone Morphogenetic Prote

연구의 목적 및 내용
마이크로 패턴기술과 바이오 기능성 생체분자의 고정기술을 융합된 세포친화성을 가진 지지체를 설계하여 궁극적으로 지지체를 사용하지 않고도 혈관과 골조직을 복합적으로 형성하여 3차원적으로 형성된 인공조직을 제작 하였으며, 최종적으로 연구를 통해 개발된 인공조직의 실제 손상 조직 재생 효과가 있음을 검증함.
연구결과
1. 세포 응답성 생체모방형 지지체의 제조
● 골세포 및 혈관 내피세포의 증식 및 분화를 조절할 수 있는 Arg-Gly-Asp (RGD), Bone Morphogenetic Protein (BMP), basic Fibroblast Growth Factor (bFGF)와 같은 기능성 생체분자를 고정화 시킨 세포친화성 생체 모방형 지지체 제조 조건 확립
● 마이크로 패턴 기법을 응용하여 방향성을 가지며 10, 25, 80um 의 홈을 가진 지지체를 제조조건 확립
● 제작된 세포응답성 생체모방형 지지체의 화학적/구조적 특성에 따라 세포의 부착, 증식, 분화가 다르다는 것을 다양한 분자생물학적 방법을 통하여 증명
2. 세포응답성 생체모방형 지지체를 이용한 이식가능형 조직체 제조
● 온도감응성을 가진 PEO-PPO기반 하이드로겔을 이용한 세포 시트 형태의 이식가능한 조직체 제작조건 확립 (온도, 시간, 하이드로겔 물성)
● 조건이 확립된 이식가능형 조직체를 형광 추적 기술을 이용하여, 두 개 이상의 세포시트 층이 균일하게, 그리고 세포외 기질과 같은 단백질을 유지된 채로 이식이 된다는 것을 증명함
● 다중층으로 형성된 이식가능형 조직체의 다양한 분자생물학적 평가를 통하여 단일층으로 이루어진 세포시트보다 다중층으로 이루어진 세포시트층이 보다 높은 혈관 유도 형성 인자를 함유할 수 있다는 것을 증명
3. 혈관과 골 조직을 복합적으로 형성할 수 있는 이식가능형 조직체의 평가
● 부착단백질 (FN)이 가교된 하이드로겔에서 배양된 미분화 줄기 세포의 골 분화능을 정성적으로 관찰
● 다중층 구조로 형성된 세포시트를 CD31과 같은 혈관 형성 마커를 이용하여 혈관내피세포의 혈관 형성을 형광 염색법으로 관찰함
● 형광추적 기술을 이용하여 실제 조직에 이식된 세포시트의 지역화 (localization)와 장기간 유지되는 정도를 분석함
●전임상 방법인 동물의 골 결손 모델 조건을 최적화 하였으며, 골형성 인자가 도입된 이식재를 이용하여 도입된 BMP농도에 따른 골 재생 능력을 증명
연구결과의 활용계획
● 의공학 융합 학문적으로 마이크로 수준의 구조를 제어 할 수 있는 생체 모방형 지지체의 제조기술에 대한 화학적/물리적 특성에 대한 세포와 지지체간의 상호작용에 대한 고찰 및 마이크로 기술을 기반으로 하는 구조적, 기능적으로 손상된 조직의 기계적, 생물학적인 특성에 맞는 맞춤형 생체재료제조의 근간을 마련.
● 연구수행을 통하여 최적화된 세포/지지체 복합체는 곧바로 산업화에 연결될 수 있고, 노령화와 관련된 퇴행성질환들을 치료할 수 있는 새로운 치료방식으로 삶의 질을 높이려는 사회적인 요구에 부합될 수 있는 중요한 역할을 담당

Abstract ▼

Purpose&contents
The purposes of this proposal are (1) to develop biomimetic scaffolds utilizing both conjugation of bioactive molecules and micropatterning technology for ex vivo culture of target cells (endothelial cells and osteoblasts), which can be removed as a cell sheet, and (2) to evaluat

Purpose&contents
The purposes of this proposal are (1) to develop biomimetic scaffolds utilizing both conjugation of bioactive molecules and micropatterning technology for ex vivo culture of target cells (endothelial cells and osteoblasts), which can be removed as a cell sheet, and (2) to evaluate the efficacy of implantable cell sheet presenting multilayered structure to direct angiogenesis and bone formation at the same time as a novel technology to enhance bone regeneration.
Result
1. Preparation of cell-responsive biomimetic scaffolds
● development of biomimetic/cell-compatible scaffolds with conjugation of bioactive molecules for controlling proliferation and differentiation of osteoblasts and endothelial cells
● development of biomimetic/cell-compatible scaffolds with defined geometry using fundamental a micropatterning technique
● Evaluation of the effect chemical/geometrical properties on cell responses
2. Preparation of implantable sheet-shaped constructs using cell-response scaffolds
● Optimization of process to prepare sheet-shaped constructs for implantation
● Development of a system to track the fate of implantable sheet-shaped constructs
● Evaluation of interactions between osteoblasts and endothelial cells cultured as multiple layered sturcture
3. Evaluation of bone formation efficacy of impantable sheet-shaped construct to direct angiogenesis and bone formation at the same time
● Evaluation of ecopic bone formation using subcutaneous impantation model
● Evaluation of angiogenesis potential of the construct
● Track the fate of implanted constructs using optical/MR imaing methods
● Evaluation of bone formation efficacy using a scaffold-free implantable sheet-shaped construct
Expected Contribution
● Development of biomimetic artificial ECM mimicking in vivo cellular microenvironment with which we can investigate and identify mechanical, chemical, structural cues to control cell behavior including proliferation, differentiation, and survival.
● Development of scaffold-free implantable constructs for ideal cell therapy
● Utilization of the developed platform in this proposal to understand complex cell-biomaterials interactions in defined artificial microenvironment and extend its applications to many tissue engineering-based clinical treatment.