초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 임상적용이 가능한 수준의 세포치료제 개발을 위해 BT/NT 기반의 복합적인 자극과 성장인자 전달 시스템을 갖춘 3차원 생체 모방 공배양 시스템을 구축하는데 목표를 두고 있음. 다양한 종류의 생체 재료를 이용하여 3차원 시스템을 개발하여 여러종류의 세포를 각자의 다른 환경에서 효과적으로 증식 및 분화시키고자하며, 천연/합성재료의 복합화를 통해 다양한 지지체를 제조하고 세포 성장인자를 고정화 및 나노/마이크로 입자를 도입하여 세포가 서로 다른 화학적 신호를 받아들여 시너지 효과를 얻을 수 있도록

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 임상적용이 가능한 수준의 세포치료제 개발을 위해 BT/NT 기반의 복합적인 자극과 성장인자 전달 시스템을 갖춘 3차원 생체 모방 공배양 시스템을 구축하는데 목표를 두고 있음. 다양한 종류의 생체 재료를 이용하여 3차원 시스템을 개발하여 여러종류의 세포를 각자의 다른 환경에서 효과적으로 증식 및 분화시키고자하며, 천연/합성재료의 복합화를 통해 다양한 지지체를 제조하고 세포 성장인자를 고정화 및 나노/마이크로 입자를 도입하여 세포가 서로 다른 화학적 신호를 받아들여 시너지 효과를 얻을 수 있도록 함. 또한 미세유체 기반의 칩과 나노소재가 융합화 되어 화학적/기계적 신호를 줄 수 있는 복합 자극 3차원 세포 배양 시스템을 개발하고자 함

연구결과
본 연구에서는 3차원 공배양 시스템을 구축하기 위해 생체적합성 재료인 PDMS를 사용하여 지방줄기세포의 3차원 spheroid 증식 및 연골 분화가 가능한 마이크로 유체 시스템을 성공적으로 제작하고 온도민감성 하이드로젤을 microwell에 담지하여 최적화된 시스템을 제작하였으며 골 ECM을 모방한 패턴화된 다공성 나노 섬유를 제작하고 SBF 코팅을 통해 골 유사성분이 함유된 골 재생 패치를 제작하여 골 분화능이 향상됨을 확인하였음. 금나노입자 및 Graphene oxide가 단일 및 복합적으로 담지된 나노젤을 개발하여 약물 전달체로서의 기능을 수행하는 것을 확인하였으며 젤라틴 및 PLGA 나노 섬유에서 담지된 다양한 성장인자의 방출을 확인하고 젤라틴 나노 섬유에 고정화된 성장인자가 지속적으로 방출되어 세포의 증식과 분화에 효율을 보이는 것을 확인함. 또한 젤라틴 나노 섬유에 단일 성장인자 뿐만 아니라 복합 성장인자를 비율에 따라 담지하여 방출됨을 확인하였으며 비율에 따라 세포의 증식과 분화를 조절할 수 있음을 확인하였음. 나노 섬유와 PDMS microwell을 결합한 공배양 시스템에서 각각의 세포가 독립적인 환경을 유지할 수 있음을 diffusion 시뮬레이션 및 실험을 통해 확인하였음

연구결과의 활용계획
본 연구에서는 기존의 세포 성장인자 방법에서의 한계점을 극복하여 조직 재생에 필요로 하는 세포의 공급에 있어서 보다 효과적인 시스템을 개발하고 BT/NT 기술을 융합하여 줄기세포 연구에서 필요로 하는 다양한 요소들의 조합을 극소화된 스케일에서 이루어 냄으로써 기초 연구 개발에 필요한 비용을 크게 절감할 수 있음. 이러한 효율적인 분화 및 조직재생 배양 공정의 개발을 통해 전 세계에 잘 갖추어져 있지 않은 세포 치료제 시장을 대상으로 고부가가치를 창출할 수 있으며 기술 우위를 선점할 수 있고 필수적인 암세포치료, 줄기세포를 이용한 재생 의학 분야, 화장품 분야에까지 적용하여 경제적 이익을 창출할 수 있을 것으로 예상 됨

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of the research is to develop a nano/micro environment based on BT/NT technologies, enabling the effective control of biochemical, biological, and mechanical signals necessary for cell proliferation and differentiation. Specifically, we aim to develop a co-culture sys

Purpose&contents
The purpose of the research is to develop a nano/micro environment based on BT/NT technologies, enabling the effective control of biochemical, biological, and mechanical signals necessary for cell proliferation and differentiation. Specifically, we aim to develop a co-culture system using 3 dimensional biomimetic co-culture systems incorporated with growth factor delivery systems stimulus responsive metal particles, and microfluidics for the control of integrative stimuli.

Result
In this study, to construct a 3 dimensional co-culture system, a microfluidic system capable of proliferation and cartilage differentiation of adipose stem cells was successfully produced using a biocompatible material, PDMS, and a temperature sensitive hydrogel was loaded on a microwell to produce an optimized system. We produced a bone regeneration patch containing bone-like substance through SBF coating and confirmed that the bone differentiation ability was improved by preparing a patterned porous nanofiber that mimics bone ECM. We developed nanogels loaded gold nanoparticle and graphene oxide and confirmed to perform the function as a drug delivery system. The release of various growth factors carried in gelatin and PLGA nanofibers was confirmed, and the growth factors immobilized on the gelatin nanofibers were continuously released and showed efficiency for cell proliferation and differentiation. In addition, it was confirmed that the gelatin nanofibers were released by carrying not only the single growth factor but also the complex growth factor at a ratio, and that the cell proliferation and differentiation can be controlled by the ratio. We confirmed that each cell can maintain its independent environment in a co-culture system combining nanofibers and a PDMS microwell through diffusion simulation and experiments.

Expected Contribution
In this study, we overcome the limitations of existing cell growth factor method and developed a more effective system for the supply of cells needed for tissue regeneration. And by combining BT/NT technologies, a combination of various elements required for stem cell research can be achieved at a reduced scale, thereby greatly reducing the cost of basic research and development. Through the development of efficient differentiation and tissue regeneration culture processes, it is possible to create a high value for the cell therapy which is not well equipped in the world, and it can prevail the technology advantage. It is expected to be applied to essential cancer cell therapy, regenerative medicine using stem cells, and cosmetics, thus creating economic benefits.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
• 7. 참고문헌 ... 29
• 8. 연구성과 ... 29
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 34
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 34
• 11. 기타사항 ... 34
• 끝페이지 ... 34