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고려대 교수팀, 자기장 이용해 ㎚ 수준 정밀 제어
원격으로 줄기세포 분화 위한 자극 전달 가능국내 연구진이 전기도금을 통해 만든 나노코일로 줄기세포를 분화시킬 수 있는 기술을 개발했다. 앞으로 원하는 장기나 조직 재생 등 다양한 재생의학에 활용할 수 있을 전망이다.
과학기술정보통신부는 강희민·김영근 고려대 교수 연구팀이 임플란트 소재 표면에서 실시간 원격 제어로 생체 내 세포 부착과 분화를 조절할 수 있는 '자성 나노코일 시스템'을 개발했다고 2일 밝혔다.
줄기세포는 특정 환경이나 신호에 노출되면 뼈, 지방, 근육, 혈관, 연골 등 다양한 조직세포로 분화한다. 이런 특성을 이용해 인공 장기나 세포치료 등을 위한 재생의학 분야에 활용하기 위한 연구가 활발하다.
연구팀은 자기장에 반응하는 코발트-철 합금 나노코일 표면에 세포와 결합할 수 있는 'RGD 리간드'를 코팅하고, 자기장으로 리간드 간격을 원격으로 실시간 조절해 줄기세포의 부착 및 분화를 조절하는 '나노코일 시스템'을 개발했다.
이 나노코일은 70나노미터(㎚) 두께의 나노선들을 꼬은 나선형 구조(외경 180㎚, 총 길이 1㎛)로 , 외부 자기장에 의해 최대 26% 늘어났다가 자기장이 없어지면 원래 상태로 수축한다.
연구팀은 실험용 쥐를 대상으로 외부에서 자기장을 인가하자 생체 내 삽입된 나노코일 간격이 늘어 줄기세포 부착이 촉진되고, 줄기세포 골분화도 증가하는 것을 확인했다.
또한 나노코일은 세포 내부로 함몰되거나 부러지지 않는 기계적 강도와 함께 생체 내에서도 실시간 원격 제어를 통해 늘었다 줄어드는 신축성을 보였다.
강희민 고려대 교수는 "나노코일의 리간드 간격을 원하는 시점에서 원격으로 조절해 줄기세포의 부착과 분화 촉진을 정밀하게 제어할 수 있음을 검증한 연구결과"라며 "앞으로 줄기세포뿐 아니라 대식세포, 암세포 등에 적용하기 위한 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.
이 연구결과는 재료분야 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스(3일자)'에 실렸다. 이준기기자
bongchu@dt.co.kr
강희민·김영근 고려대 교수 연구팀이 개발한 생체 내 나노코일 제어 시스템의 모식도로, 나노코일을 이용해 자기장으로 줄기세포 부착과 분화를 원격으로 제어할 수 있다. 연구재단 제공 디지털타임스
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