초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 인체 내 생명현상의 핵심 단위인 세포의 방어, 복원, 치료 및 유지 등의 기능을 탑재한 차세대 치료용 나노전달체 개발을 목표로 함. 이번 연구를 수행하며 획득한 원천기술은 단위 세포수준의 치료를 가능하게 할 뿐 아니라 영상진단에 응용되어, 향후 질병의 예방, 진단 및 치료 효과의 획기적 개선에 이바지 할 것으로 기대됨. 주요한 연구내용은 연차별로 1) 생체적합성이 우수한 폴리아미노산 기재를 사용하여 세포친화적인 생체모사 나노전달체를 제조하였음, 2) 살아있는 세포(적혈구)의 기능을 탑재한 나노미

연구의 목적 및 내용
본 연구는 인체 내 생명현상의 핵심 단위인 세포의 방어, 복원, 치료 및 유지 등의 기능을 탑재한 차세대 치료용 나노전달체 개발을 목표로 함. 이번 연구를 수행하며 획득한 원천기술은 단위 세포수준의 치료를 가능하게 할 뿐 아니라 영상진단에 응용되어, 향후 질병의 예방, 진단 및 치료 효과의 획기적 개선에 이바지 할 것으로 기대됨. 주요한 연구내용은 연차별로 1) 생체적합성이 우수한 폴리아미노산 기재를 사용하여 세포친화적인 생체모사 나노전달체를 제조하였음, 2) 살아있는 세포(적혈구)의 기능을 탑재한 나노미터 크기의 인공세포(NanoCell) 개발, 3) 나노세포를 영상진단에 직접 응용할 수 있도록 산소-나노버블로 개발 및 적용, 4) CAM (조류) 모델 및 구동능력을 갖는 생체로봇 연구를 통하여 나노세포 영상화 연구 수행, 임.

연구결과
본 연구를 통해 인체 내 생명현상의 핵심 단위인 세포, 구체적으로는 적혈구 기능을 탑재한 차세대 진단 및 치료용 나노세포(NanoCell)를 개발하였음. (연구내용결과-1) 생체성분의 구성요소인 20여 가지의 아미노산을 기본으로 생체적합성이 우수한 폴리아미노산 공중합체 설계 및 합성. 포피린 분자의 접목도에 따른 폴리아미노산 유도체(Polyaspartamide-g-Porphyrin)를 성공적으로 합성하였음. (연구내용결과-2) 폴리아미노산 유도체를 수용액상에서 자기조립시켜 나노세포를 제조하였음. 분자의 접목도에 따라 크기, 형태 및 기계적 물성이 제어된 나노세포 개발. Molecular Dynamic Simulation(MD)을 통해 분자의 인체 내 거동을 예측. (연구내용결과-3) 진단과 치료가 동시에 가능한 나노세포로 개발. 표면수식을 통해 표적지향능을 나노세포에 부여하였고 MD를 통해 그 거동을 분석하였음. (연구내용결과-4) 모듈 조립화(modular assembly) 기법을 사용하여 산소-나노버블을 제조하였고 초음파 영상화에 적용하였음. 형광 분자인식체를 탑재하여 광음향 카멜레온 나노세포로 발전시켰음. (연구내용결과-5) 나노세포의 작용 기전 및 치료 효과 확인; CAM(조류) 모델 연구 및 구동능을 갖는 생체로봇 연구를 통하여 나노세포의 생체 내 에서의 작용 기전 및 치료 효과를 확인 함. 이번 연구를 수행하며 획득한 카멜레온 나노전달체 제조관련 원천기술은 단위 세포수준의 치료를 가능하게 할 뿐 아니라 영상진단에 응용되어, 향후 질병의 예방, 진단 및 치료 효과의 획기적 개선에 이바지 할 것으로 기대됨.

연구결과의 활용계획
본 연구의 범위는 생체적합성이 높고 안전한 생체모사 재료 기발 및 합성에 관한 연구, 맞춤형 설계가 가능한 나노전달체 제조에 관한 연구, 환경인식 영상화가 가능한 카멜레온 나노전달체 개발 등으로 규정할 수 있음. (1) 폴리아미노산 기재의 생체모사 분자의 설계 및 합성 관련 기술은 2015년 중기청 첫걸음 사업에 기반 기술로 활용되었음. 고기능성 화장품 재료로 개발할 계획임. (2) 세계 최초로 산소-나노버블 형태의 초음파 영상화 나노세포를 개발하였음. 이 결과는 현재 제일종합병원과 공동연구 및 임상시험이 진행중이며, 향후 질병의 예방, 진단 및 치료 효과를 획기적으로 개선하는 나노전달체로 개발하고자 함. (3) 구동능을 갖는 하이드로젤 기반 생체로봇 관련 연구는 2017년 선정된(현재 추천 상태) 연구재단 기본연구로 계속해서 진행할 계획임. 외부에너지 공급 없이 자체적으로 운동하는 환경인식 생체로봇 연구임.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
This research aims to develop the biomimetic nanocell equipped with functions such as defense, restoration, treatment and maintenance of the live cell which is the core unit of life phenomenon in the human body. The developmeted technology through this study is expected to contr

Purpose& contents
This research aims to develop the biomimetic nanocell equipped with functions such as defense, restoration, treatment and maintenance of the live cell which is the core unit of life phenomenon in the human body. The developmeted technology through this study is expected to contribute not only to the treatment of the unit cell level, but also to the imaging diagnosis and the dramatic improvement of prevention, diagnosis and treatment effects of disease. The scope of the research covers to develop (1) poly(amino acid)s-based biocompatible materials for the delivery carrier, (2) nanometer-sized artificial cell (NanoCell) equipped with the function of living cells(red blood cells), (3) the oxygen-nano bubbles for direct application of nano-cells to imaging diagnosis, and (4) the bio-robotics based on the hydrgoel.

Result
Through this study, we developed the diagnostic and therapeutic nanocell. (Results-1) Design and synthesis of biocompatible poly(amino acid)s’ copolymers. Polyaspartamide-g-Porphyrin was successfully synthesized, varying of the degree of subsitution(DS) of porphyrin molecules. (Results-2) Development of nanocells controlled in size, shape and mechanical properties with the degree of subsitution of porphyrin molecules. (Results-3) Development of nano-cells capable of simultaneous diagnosis and treatment. Targeting ability was imparted by surface modification, and their behavior was analyzed by MD. (Results-4) Oxygen-nano bubbles were developed using a modular assembly technique and applied to the molecular ultrasound imaging. It was developed as a photoacoustic chameleon nanocell by mounting fluorescent molecules. (Results-5) We studied the mechanism of action and therapeutic effect of nanocell in vivo with CAM model and biorobot research. The orginial technology and research result obatained by carrying out this chameleon nanocarrier’s study is expected to contribute to contribute not only to the treatment of the unit cell level, but also to the imaging diagnosis and the dramatic improvement of prevention, diagnosis and treatment effects of disease.

Expected Contribution
This research aims to develop the biomimetic nanocell equipped with functions such as defense, restoration, treatment and maintenance of the live cell which is the core unit of life phenomenon in the human body. (1) The devlopmented technology related to the design and synthesis of biomimetic molecules based on poly(amino acids) was used as a base technology for the small and medium business addminitration’s project(2015). It is planned to develop a functional cosmetic material. (2) We developed the world's first ultrasound imaging nano-cells in the form of oxygen-nano bubbles. This result is currently under collaborative research and clinical trial with Jeil General Hospital, and we intend to develop it as an effective nanocell that will dramatically improve the prevention, diagnosis and treatment effects of diseases. (3) The bio-robots’ research will continue to be studied through the basic research project (2017-currently recommended, National Research Foundation of Korea).

(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 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 30
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 34
• 9. 연구성과 ... 35
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 43
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 43
• 12. 기타사항 ... 43
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 44
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 59
• 끝페이지 ... 60