폐포와 유사한 구조를 이용하여 제작된 스캐폴드와 스캐폴드를 이용한 다양한 검출 방식의 개념도 1부
서울시립대 생명과학과 최인희 교수와 건국대 화학공학부 박정태 교수의 공동연구팀은 실생활에서 폐에 노출될 수 있는 다양한 독성 물질에 대한 세포 반응을 실시간으로 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 폐 질환의 진단, 치료, 약물 개발에 활용할 수 있는 “실시간 세포 반응 모니터링이 가능한 폐 모방 다기능성 세포 배양 스캐폴드”를 개발하였다.
본 연구는 두 연구 그룹에서 각각 수행하고 있는 연구재단 중견연구과제의 지원으로 수행하였다. 이번 연구 성과는 재료과학 분야 권위있는 국제 학술지인 ‘Advanced Science’ (IF: 15.1)지 최신호(8월 15일)의 표지논문으로 게재되었다.
서울시립대 생명과학과 최인희 교수(공동 교신)가 이끄는 연구팀은 생명과학과 엄성현 석사과정(공동 1저자), 건국대 화학공학부 박정태 교수(공동 교신), 이소연 석사과정(공동 1저자)과 함께 폐 질환의 근본적인 이해와 치료 방법의 개선을 위한 세포배양 스캐폴드를 개발하는 연구를 진행하였다.
연구진은 폐를 이루는 폐포의 크기와 유사한 다공성 구조에 광학 특성이 우수한 금 나노입자와 전기화학적 특성이 우수한 금속유기골격체(이하 MOF)를 도입하여, 생체 내와 유사한 3차원 세포배양 조건에서 세포의 반응을 다양한 광학적, 전기화학적 분석법을 활용하여 실시간 모니터링 할 수 있음을 보였다.
이번 연구에서 개발된 스캐폴드는 금 나노입자의 우수한 광학 특성과 신호 증폭 원리를 이용하여 복잡한 전처리 없이 비표지 분광 신호를 통해 다양한 바이오마커와 활성산소 등의 세포 반응 물질을 모니터링할 수 있도록 개발되었다. 또한 MOF의 뛰어난 전기화학적 활성을 이용하여 산화환원반응에 의한 전기적 신호의 변화를 측정함으로써 세포의 산화스트레스를 즉각 모니터링 할 수 있도록 설계되었다.
