초록 ▼

□ 연구개요
- 현재 Dimethyl sulfoxide (DMSO)가 세포의 동결보관을 위해 주로 사용되나 독성이 문제로 독성이 적은 결빙방지 물질에 관한 연구가 매우 시급한 상황이며 얼음결정의 크기 또는 모양 제어는 세포나 조직의 동결보관 시의 생존/재생에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 알려 짐.

- 따라서, 결빙방지 분자 소재를 설계합성하고 이들의 구조-물성 상관관계를 연구함으로써 얼음결정의 미세 크기 및 모양을 제어하고 결빙방지 기전을 규명하며 줄기세포 또는 세포의 보관 시의 생존/재생 특성이 뛰어난 우수한

□ 연구개요
- 현재 Dimethyl sulfoxide (DMSO)가 세포의 동결보관을 위해 주로 사용되나 독성이 문제로 독성이 적은 결빙방지 물질에 관한 연구가 매우 시급한 상황이며 얼음결정의 크기 또는 모양 제어는 세포나 조직의 동결보관 시의 생존/재생에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 알려 짐.

- 따라서, 결빙방지 분자 소재를 설계합성하고 이들의 구조-물성 상관관계를 연구함으로써 얼음결정의 미세 크기 및 모양을 제어하고 결빙방지 기전을 규명하며 줄기세포 또는 세포의 보관 시의 생존/재생 특성이 뛰어난 우수한 cryoprotection 시스템을 발굴하고 재생된 세포의 성장분화 특성을 검증하는 것이 본 과제의 핵심 내용임.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 새로운 결빙방지물질의 설계합성 및 screening을 통하여 다양한 결빙방지분자를 발굴하고 물리화학적 특성을 규명하며, 이들의 ice recrystallization inhibition (IRI)을 정량적으로 분석하며, 결빙방지 기전을 규명하고, 이들의 세포 적합성 및 독성을 규명하며 세포 및 줄기세포의 보관용 결빙방지물질로 발굴하고 결빙방지 소재의 농도, 결빙/해빙 프로토콜을 검증하여 결빙전후 생존/분화/성장 특성을 최적화하였음.

- 본 연구를 통하여 얼음의 소수성과 물 분자의 친수성의 계면에서 물 분자의 침적이 얼음 결정성장의 기전이므로 친수성/소수성이 조화된 분자설계와 올리고 핵산, 폴리펩타이드의 경우 2차 구조가 중요함을 입증하였음. 또한, 세포 냉동보관의 효능은 기존의 protocol로는 효과가 없었고, 냉동 직전 5시간 37℃에서 incubation 하였을 때, 효능이 획기적으로 개선됨을 발견함. 이것은 결빙방지 소재의 설계뿐만 아니라, 결빙 방법도 동시에 연구해야 함의 중요성을 발견함.

- 본 연구를 통하여
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES (IF=10.383) 3편,
ACS MACRO LETTERS (IF=7.015) 2편,
BIOMACROMOLECULES (IF=6.979) 3편,
JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE (IF=11.467) 1편,
CARBOHYDRATE POLYMERS (IF=10.723) 1편,
BIOMATERIALS RESEARCH. (IF=15.863) 3편,
ACS APPLIED POLYMER MATERIALS (IF=4.855) 1편 등,
14건의 SCI(E) 논문을 게재, 특허 3건 출원, 수상 4건, 국제학술대회 9건을 발표하였음.
또한, 박사 2명 (2323,8월 예정자포함) , 석사 7명 등, 고급바이오 인력 9명을 양성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 얼음결정의 크기 모양을 효과적으로 제어할 수 있는 동력학적/열역학적 제어방법을 제시하였고 결빙방지 분자의 구조-성능 상관관계 및 결빙방지 기전을 규명함으로써 결빙방지 소재의 핵심적 바이오 지식이 배양됨.

- 특히, 세포 및 줄기세포의 보관 안정성은 세포 줄기세포 치료제의 핵심 기술이며 결빙방지 분자의 발굴을 통하여 세포치료제 개발에 핵심 기술인 Cryotechnology 발전에 이바지함.

- 얼음결정의 크기 모양을 제어는 단백질, 세포, 등의 변성에 영향을 주며 이는 맛과 조직(texture) 유지를 통한 냉동식품의 보관 안정성을 부여함으로써 육류제품 등의 농수산 식품의 수입/이송 등에 중요한 미래 식품분야의 기반기술제공함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) Size and Shape Control of Ice Crystals by Amphiphilic Block Copolymers and Their Implication in the Cryoprotection of Mesenchymal Stem Cells ... 4
• (2) Poly(L-Ala-co-L-Lys) Exhibits Excellent Ice Recrystallization Inhibition Activity ... 7
• (3) Poly(L-alanine-co-L-lysine)-g-Trehalose as a Biomimetic Cryoprotectant for Stem Cells ... 9
• (4) Oligonucleotides As an Inhibitor of Ice Recrystallization ... 10
• (5) Hypothermic Stem Cell Storage Using a Polypeptide Thermogel ... 11
• (6) Rediscovery of Poly(ethylene glycol)s As a cryoprotectant ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 26
• 끝페이지 ... 41