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나노바이오계면을 이용하는 동적 엑츄에이션

전문가 제언: ○ 인공적인 성분인 합성구조물을 생체시스템과 구조적으로 세포, 조직과 연결하거나 생체과정을 검출할 수 있는 일체화된 계면을 개발하는 것은 바이오공학의 오랜 염원이었다. 이는 환부나 유전자 정보의 재 프로그램을 필요로 하는 부분에 바이오-전자 디바이스의 네트워크를 위치시켜 치료의 목적을 달성하거나 뇌-기계의 계면에서 외부장치의 조절이 가능한 비생체-생체 계면을 얻기 위한 것이다.

○ 생체와 비생체 사이의 계면에서의 상호작용은 주로 세포외벽에서 일어나나 세포자체가 작용하기도 한다. 현재 이와 같은 생체와 비생체의 계면간의 상호작용을 현실적으로 실현시키는 것은 가능하지 않으나 생체적합성을 가진 나노구조물의 계면이 얻어진다면 외부의 자극을 생화학적 시그널로 변환시킬 수 있는데 이러한 생체-비생체 계면계의 개발은 현재 실현단계에 접근하고 있다. 나노스케일의 디멘젼, 민감한 전자제어와 유연한 나노재료와 나노구축기술은 전자디바이스 개발뿐만 아니라 바이오계면 개발에도 위력을 발휘할 수 있다.

○ 재료의 크기가 바이오분자의 나노스케일 크기의 생체 크기에 접근하면 생체적합성, 기능성이 증대되며 세포에 대한 독성도 감소한다. 그러므로 강직성과 화학적 기능성을 가지는 나노미터 스케일 크기의 나노구조물을 개발하면 세포의 마이크로 한 주위환경에 적합한 환경의 조절이 가능하다. 또 성장인자나 세포분열 등과 같은 수용성 시그널의 농도와 분포를 조절할 수 있는 마이크로 흐름 디바이스와 나노와이어, 마이크로 캔티레버와 플라즈몬 효과와 같은 민감한 측정수단을 병행하여 사용한다면 규제된 조건 하에서 세포의 거동을 시뮬레이션하고 측정할 수 있는 수단이 완성된다.

○ 본고에서는 세포와 일체화된 나노구조물이나 나노패턴이 단백질의 생물학적 활성 발현에 미치는 영향, 세포 멤브레인과 무기구조와의 일체화, 직접적인 분자의 세포내로의 수송 등에 대한 몇 가지 연구 예를 소개하고 있어서 바이오재료 연구자들에게 매우 유익한 자료를 제공하는 것으로 사료된다.

저자: Ian Y. Wong
자료유형: 학술정보