초록 ▼

□ 연구개요
전기적 신호를 생체시스템과 효율적으로 매개할 수 있는 전기 전도성 생체재료에 대한 연구는 큰 각광을 받고 있지만, 체내 환경에서의 면역염증반응, 상처조직 형성 등의 부작용은 아직 해결되지 못한 실정임. 이에 따라, 전도성 생체재료의 특성과 면역체계 사이의 상호작용에 대한 이해를 기반으로 하여 마크로파지의 분극을 능동적으로 조절할 수 있는 면역친화성, 다기능성 전도성 생체재료 응용의 핵심 기술을 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 전도성 고분자인 폴리피롤 박막의 합성 시 세포

□ 연구개요
전기적 신호를 생체시스템과 효율적으로 매개할 수 있는 전기 전도성 생체재료에 대한 연구는 큰 각광을 받고 있지만, 체내 환경에서의 면역염증반응, 상처조직 형성 등의 부작용은 아직 해결되지 못한 실정임. 이에 따라, 전도성 생체재료의 특성과 면역체계 사이의 상호작용에 대한 이해를 기반으로 하여 마크로파지의 분극을 능동적으로 조절할 수 있는 면역친화성, 다기능성 전도성 생체재료 응용의 핵심 기술을 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 전도성 고분자인 폴리피롤 박막의 합성 시 세포외기질 고분자인 히알루론산 또는 헤파린을 도핑하여 생체모방형 전도성 고분자 전극을 개발하였음. 또한, 표면 거칠기가 나노미터 단위로 조절된 폴리피롤/헤파린 전극 위에서 마크로파지를 배양하여, 우수한 염증성 완화 효과를 보이는 최적의 표면 구조를 탐색하였음. (달성도: 100%)

[2차년도] 폴리피롤/헤파린 전극 표면에 항염증성 사이토카인인 IL-4가 안정적으로 고정화됨을 확인하였음. IL-4가 고정화된 폴리피롤/헤파린 전극은 직접적인 마크로파지의 항염증성 (M2) 분극 유도능이 부여됨을 확인하였음. (달성도: 100%)

[3차년도] 전기자극이 마크로파지 분극에 미치는 영향을 시험하였음. 전기자극 후, 항염증성 마커인 Arg1 유전자 발현의 감소, 전염증성 사이토카인인 TNFa의 분비 및 염증성 마커인 CD86의 발현이 증가하는 등 염증성 (M1) 분극이 촉진됨을 확인하였음. 또한, RNA시퀀싱을 통해 전기자극이 미치는 다양한 생물학적 기작에서의 유전자 발현에 대한 영향을 확인하였음. (달성도: 100%)

[4차년도] 소동물 모델을 이용한 피하 이식 시험을 통해, 염증 완화에 최적 거칠기를 가지는 전극과 항염증성 분극 유도능이 부여된 전도성 고분자 전극은 우수한 면역적합성을 보였으며 심전도 기록용 전극으로서 장기간 성능을 유지함을 확인하였음. (달성도: 100%)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 전도성 생체재료의 다양한 특성에 따른 면역 염증 반응의 이해는, 전기활성 조직 지지체, 생체전극, 약물전달체 등에 면역친화성을 구현할 수 있는 핵심 기술로 활용될 수 있음.

- 또한, 기존에 제시되지 못했던 마크로파지의 전기적 조절 가능성 및 기작 연구는 전무했던 실정으로, 마크로파지에 대한 생물학적 기초 지식으로써 제공될 수 있음.

- 특히, 전도성 생체재료의 표면 나노구조 조절, 항염증성 분극 유도능 부여, 전기자극 기법은 이식형 바이오닉스 소자 개발에 있어 우수한 생체적합성을 확보할 수 있는 핵심 기술로 활용될 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 전기전도성 생체재료의 의공학적 응용 ... 4
• 2) 전기전도성 생체재료의 외부이물반응과 문제점 ... 4
• 3) 이물반응에서의 마크로파지 분극의 영향 ... 4
• 4) 마크로파지 면역 조절이 가능한 전기전도성 생체재료 개발의 필요성 ... 5
• 5) 연구의 가정 및 최종목표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 39