고려대 연구팀, 생체 내 나노코딩 제어 시스템 세계 최초 개발

고려대학교는 신소재공학부 강희민·김영근 교수 연구팀이 임플란트 소재 표면에서 줄기세포의 부착과 분화를 조절할 수 있는 생체 내 나노코딩 제어 시스템을 세계 최초로 개발했다고 27일 밝혔다.

신소재공학부 김영근 교수와 강희민 교수는 "나노바코드를 이용한 리간드 주기성과 배열순서의 정밀한 코딩 제어 시스템 개발로 임플란트 소재의 생체내 줄기세포의 제어 가능성을 검증했다"면서 "이로써 향후 환자 맞춤형 재생·면역치료 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 논문은 세계적인 국제학술지 `Advanced Materials (Impact Factor: 27.398)`(21일자)에 게재됐다.

 

Remote control of  Time-Regulated Stretching of Ligand Presenting Nanocoils In Situ Regulates the Cyclic Adhesion and Differentiation of Stem Cells
Advanced Materials 2008353 (2021) [doi: 10.1002/adma.202008353]

Native extracellular matrix (ECM) can exhibit cyclic nanoscale stretching and shrinking of ligands to regulate complex cell–material interactions. Designing materials that allow cyclic control of changes in intrinsic ligand-presenting nanostructures in situ can emulate ECM dynamicity to regu-late cellular adhesion. Unprecedented remote control of rapid, cyclic, and mechanical stretching (“ON”) and shrinking (“OFF”) of cell-adhesive RGD ligand-presenting magnetic nanocoils on a material surface in five repeated cycles are reported, thereby independently increasing and decreasing ligand pitch in nanocoils, respectively, without modulating ligand-presenting surface area per nanocoil. It is demonstrated that cyclic switching “ON” (ligand nanostretching) facilitates time-regulated integrin ligation, focal adhesion, spreading, YAP/TAZ mechanosensing, and dierentiation of viable stem cells, both in vitro and in vivo. Fluorescence resonance energy transfer (FRET) imaging reveals magnetic switching “ON” (stretching) and “OFF” (shrinking) of the nanocoils inside animals. Versatile tuning of physical dimensions and elements of nanocoils by regulating electrodeposition conditions is also demonstrated. The study sheds novel insight into designing materials with connected ligand nanostructures that exhibit nanocoil-specific nano-spaced declustering, which is ineective in nanowires, to facilitate cell adhesion. This unprecedented, independent, remote, and cytocompatible control of ligand nanopitch is promising for regulating the mechanosensing-mediated dieren-tiation of stem cells in vivo.

조성진, "고려대 연구팀, 생체 내 나노코딩 제어 시스템 세계 최초 개발", 매일경제 MBN, 2020년 08월 27일, https://www.mk.co.kr/news/it/view/2020/08/883751/