연골세포의 증식 촉진 및 표현형 유지를 위한 지능형 생체 반응기 개발
초록/요약
관절 연골은 생체 내에서 항상 물리적인 자극을 받고 있는 조직으로 관절 연골 을 조직 공학적으로 재생하는데 있어서 생체 역학적인 요인이 중요한 요소이다. 이러한 연구를 위하여 생체 역학적인 자극을 줄 수 있는 시스템인 생체 반응(bioreactor)를 이용한다. 현재까지 개발된 생체 반응기를 살펴보면 연골배양에서 주요하게 사용되는 전단력 (shear stress), 압축력(cornpression), 정수압 (hydrostatic pressure)을 단일 혹은 두 가지를 조절하여 생체 역학적인 환경을 구현하였지만, 이 모든 자극들을 복합적으로 조절할 수 있는 생체 반응기는 개발 된 바가 없었다. 이에 본 연구에서는 적절한 생체내의 역학적인 환경을 구현을 위해서 위의 세 가지 자극을 각각 혹은 동시에 조절할 수 있는 생체 반응기를 제작하였고, 제작된 생체 반응기가 관절 연골세포의 증식 및 대사에 미치는 영향 을 관찰하여 연골 조직의 조직공학적인 재생에 적합한 생체 역학적인 환경을 조 절할 수 있는지 그 가능성을 살펴보고자 하였다. 세포에 전단력, 압축력, 그리고 정수압을 가할 수 있는 생체 반응기를 제작하였 다. 관절 연골 조직은 토끼의 무릎관절에서 얻었으며, 연골 조직에서 분리해서 얻 은 연골세포에 생체 반응기를 이용하여 유속이 0.2 CeSt¢이고 0.6 x 10 -1 rece의 전단력을 가하였다. 그 후 전단력의 효과를 연골세포의 모양 변화와 연골 특이적인 세포외 기질 발현을 통해서 평가하였고, 그에 따른 분석은 조직학적 방법과 면역세포화학염색법으로 하였다. 정적 배양된 세포는 무질서적으로 정렬되어 있는 반면, 전단력을 가한 세포는 크게 nocule을 형성하거나 전단력을 가한 방향으로 정렬되어 있었다. 정적 배양 된 세포보다 전단력을 가한 세포에서 세포의 증식이 더 향상되었으며, 세포외기질 합성 또한 더 증가하였다. 그리고 정적 배양된 세포의 경우, 제2형 교원질의 발현이 잘 나타나지 않았으나, 전단력을 가한 세포에서는 전체적으로 제2형 교원 질이 발현된 것을 볼 수 있었고, rocule이 형성된 부분에서는 좀 더 많이 발현된 것을 볼 수 있었다. 이상의 결과들을 통해서 자체 개발한 생체 반응기는 연골세포의 증식을 촉진시 키고 표현형을 유지하여 체외에서의 연골재생에 적합한 생체 역학적인 환경을 구현할 수 있을 것이다.
more목차
1. 서론 6
1) 본 연구의 이론적 배경 6
2) 본 연구의 방향과 내용 10
2. 재료 및 방법 11
1) 실험 동물 11
2) 생체 반응기 11
3) 관절 연골조직의 적출 및 연골세포 분리 11
4) 관절 연골세포 배양 12
5) 생체 반응기 13
6) 분석 15
3. 실험 결과 17
1) 생체 반응기의 규격 17
2) 생체 반응기내의 배양이 연골세포의 성장에 미치는 영향 24
4. 고찰 31
5. 결론 37
참고문헌 38
Abstract 44
