초록 ▼

□ 연구개요
• 생체와 유사하게 배양된 세포에서 방출되는 H₂S를 정확하게 정량할 수 있는 검출시스템을 개발하여, 질병에 대한 효과적인 보호/치료 전략 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 함. 즉 정량 결과에 따른 맞춤형 전달이라는 생체 내 피드백 제어시스템 구현을 위한 원천기술을 확보하고자 함.
• 이를 위하여, 1) 저비용의 종이 기반 3차원(3D) 세포배양시스템 개발 및 배양세포의 특성을 분석하고, 2) 생체 내 가스전달물질인 H₂S 검출을 위한 비색분석용센서와 바이오리액터를

□ 연구개요
• 생체와 유사하게 배양된 세포에서 방출되는 H₂S를 정확하게 정량할 수 있는 검출시스템을 개발하여, 질병에 대한 효과적인 보호/치료 전략 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 함. 즉 정량 결과에 따른 맞춤형 전달이라는 생체 내 피드백 제어시스템 구현을 위한 원천기술을 확보하고자 함.
• 이를 위하여, 1) 저비용의 종이 기반 3차원(3D) 세포배양시스템 개발 및 배양세포의 특성을 분석하고, 2) 생체 내 가스전달물질인 H₂S 검출을 위한 비색분석용센서와 바이오리액터를 제작하여, 3) 종이 융합형 센싱시스템을 통해 3D 배양된다양한 세포로부터 방출되는 H₂S를 정량 분석하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 종이 기반의 3D 세포배양시스템 개발 및 다양한 모델 구축
• 3D 세포배양용 종이 type 선정 - #1, 화학적 표면개질 – collagen type I
• WST 어세이 기반의 색 분석을 통한 세포 생존능 평가 & 전기화학 분석을 통한 세포 부착능 평가
• 3D 전립선암세포델 - LNCaP, PC-3세포, 3D 대장암세포 모델 - HCT116세포
• L929 세포를 이용한 3D 세포독성평가 모델 제작 및 세포독성 효능평가
2) 3D 종이배양 세포와 종이 센서 융합형(하이브리드) 센싱 시스템 개발
• 바이오리액터 제작 및 바이오리액터 내 종이배양세포 생존능 평가
• 3D 종이배양 세포와 비색분석 종이센서를 이용하여 LNCaP와 PC-3 세포로부터 발생하는 H₂S 정량 분석
• 은 나노프리즘을 이용한 H₂S 가스 검출용 고감도 종이센서 개발 및 성능평가: H₂S 검출범위(1.64 ~ 16.4 μM), 선형성(R² = 0.9899), 재현성(0.5% CV)
3) 3D 종이배양 세포와 전극 융합형(하이브리드) 전기화학 센서 개발
• 대사물질 H₂O₂ 감지를 위한 평판형 전기화학 센서 제작
• 표준용액을 이용한 성능평가: H₂O₂ 검출범위(25 ~ 1000 μM), 검출한계(4.6 μM), 재현성(3.4% CV)
• 3D 배양된 세포종이와 전극이 일체화된 종이 융합형(하이브리드) 센싱 시스템을 이용한 대사조절(H₂O₂) 실시간 모니터링
4) 연구개발성과: SCI급 논문 7편 게재완료(종료이후 1편 포함), 국내외학술대회 8건, 기술이전 1건

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
• 본 과제를 통해 개발된 종이 융합형 센싱 시스템은 신호전달물질의 변화를 실시간 측정 가능할 뿐 아니라, 다양한 세포에 적용하여 여러 대사물질을 분석할 수 있는 플랫폼 기술이므로, 다양한 질환들의 손상기전과 치료약물 개발에 활용될수 있을 것으로 기대됨.
• 3D 종이배양 세포를 통해 구축된 세포독성평가 모델은 상용화된 3D collagen culture kit 와 유사한 독성평가 결과를 나타내었으므로, 2D 세포독성평가를 대신하는 새로운 평가법으로의 확장 연구 뿐 아니라, 추후 화장품, 생체재료 등의 독성평가에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목적 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 3) 연구의 최종 목표 ... 5
• 4) 연차별 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 셀룰로스(종이) 기반의 3D 세포배양시스템 개발 및 다양한 암 모델 구축 ... 6
• 2) 3D 3D 종이배양 세포와 비색분석용 종이 센서가 일체화된 융합형(하이브리드) 센싱 시스템 개발 ... 11
• 3) 3D 배양된 세포종이와 전극이 일체화된 종이 융합형(하이브리드) 전기화학 센서 개발 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 31