| 초록 |
본 연구에서는 전기방사법과 집속부의 고속회전을 통해 병렬 배열 구조를 가지는 나노섬유(500 ~ 800 nm)를 제조하여 미세 섬유의 배열 구조에 따른 세포 반응 및 물리적인 특성의 차이를 평가함으로써 인대 조직 재생용 지지체로서의 가능성을 알아보고자 하였다. 일반적인 전기방사법을 이용하여 폴리우레탄(polyurethane; PU) 나노섬유를 제작하였다. 동시에 나노섬유 집속부의 고속 회전을 통해 섬유가 한 방향으로 배열될 수 있도록 하였고, 정지 상태의 집속부로 임의 배열된 나노섬유를 제조하였다. 이렇게 얻어진 나노섬유의 배열 정도(orientation)는 이미지 처리 기법을 통해 계산된 angular deviation(AD) 값으로 평가하였다. 또한, 나노섬유 구조체의 배열 유무에 따른 세포 반응의 차이 평가를 위해 인간의 전방십자인대에서 분리한 섬유아세포(Human ligament fibroblasts; HLFs)를 각각의 구조를 가지는 나노섬유 시편에 seeding 한 후, 세포 형태(H&E staining)를 관찰하였으며, 세포 증식(MTT assay) 및 collagen 분비량을 각각 측정하여 비교하였다. 세포배양 실험 시 주조된 PU membrane을 대조군으로 이용하였다. 나노섬유 구조는 세포 부착 및 증식능력을 크게 향상시켰으며 특히 이러한 나노섬유의 배열 구조는 ECM 분비량의 현저한 증가를 가져왔다. 또한 배열된 나노섬유에서 섬유아세포가 방추형을 띄며 섬유의 결을 따라 병렬 배열되었다. 이것은 생체 내 인대 및 건 조직 내 fibroblast의 구조 및 형태와 매우 유사한 것으로 세포의 형태 및 구조가 ECM 생산에 관여하는 것으로 사료된다. 따라서 병렬 배열된 나노섬유는 인대 조직과 유사한 구조의 구현을 통해 섬유아세포의 활성 및 조직 재생 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구에서는 세포의 배열 구조가 외부 기계자극에 대한 세포 반응의 차이를 평가하고자 하였다. 각각의 방향으로 배열된 나노섬유 지지체(병렬, 수직, 임의 배열)를 Flexcell plate(commercial uniaxial strain unit)에 부착시켜 섬유아세포에 주어지는 uniaxial strain의 방향을 임의로 조절하고자 하였다. 세포 seeding 48시간 후 5% strain, 12 cycles/min으로 24시간 동안 자극을 주었으며 자극이 끝나고 이틀째에 collagen 양을 측정, 비교하였다. 그 결과, 섬유아세포가 그 길이방향의 strain에 보다 민감하게 반응함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제시한 배열 구조를 가지는 나노섬유는 생체 내와 유사한 구조의 구현 및 기계적 환경을 제공함으로써 앞으로의 인대 조직 공학 분야에서 유용할 것으로 사료된다. |
