Functional homogeneous hybrid nano-patterns for Cell differentiation with Cell behavior control
세포 분화를 위하여 세포 행동 제어를 이용하는 기능성 균일 혼합 나노패턴
- 주제어 (키워드) Cell behavior , Cell differentiation , Hybrid nanopattern , Regenerative medicine , Osteogenesis , Myogenesis , 세포 분화 , 세포 행동 , 혼합 나노패턴 , 재생의학 , 골형성 , 근형성
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 오병근
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000066528
- UCI I804:11029-000000066528
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Stem cell-based therapy is emerging as the significant development in regenerative medicine for efficient recovery of tissues and organs damaged by disease, aging, or injuries. However, a substantial problem in conventional stem cell-based therapy is the limited regulation of stem cell fate, which leads to low efficiency in generating maturely differentiated cells that can replace the damaged original tissues and organs. Addressing the conventional limitations, the nanopattern-associated cell differentiation method was introduced. Due to the effects of microenvironment around the cells, cell behaviors are changed, leading to cell differentiation to other lineages. To compose the microenvironment with nanopatterns, I established various techniques for the fabrication of nanopatterns which can be applied to cell differentiation. First, through the laser interference lithography, engraving nanopatterns were fabricated. Besides, embossed nanopatterns were manufactured using engraving nanopatterns, including metal- and polymeric nanopatterns. As introduce the micropatterns, hybrid micro-nano patterns were fabricated. After, fabricated nanopatterns were applied to cell differentiation. The graphene-modified gold nanopatterns were used to enhance the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells and detect the osteogenic differentiation of stem cells on the substrates. Graphene-modified hybrid micro-nano polymeric patterns were used to enhance the myogenic differentiation of the skeletal muscle cells using enhancement of cell adhesion and alignment. Through the combination of nanopatterns for osteogenesis and myogenesis, biorobotic-arm was designed.
more초록 (요약문)
줄기세포 기반의 치료는 질병, 노화 또는 부상으로 손상된 조직 및 장기의 효율적인 회복을 위한 재생의학 분야의 중요한 발전 요소로 떠오르고 있다. 그러나, 기존 줄기세포 기반 치료는 줄기세포 분화의 제한적인 조절 때문에 손상된 원래 조직과 장기를 대체할 수 있는 성숙하게 분화된 세포를 생성하는 효율성이 낮다는 한계가 존재한다. 기존의 한계를 해결하기 위해, 나노패턴을 사용한 세포 분화 방법이 도입되었다. 세포의 분화는 세포 주위의 미세 환경의 영향으로 인한 세포 행동 변화를 통해 다른 계통으로 유도 가능하다. 따라서, 나노패턴으로 세포 주위 미세 환경을 구성하기 위해 세포 분화에 적용할 수 있는 다양한 나노패턴 제작 기술을 구축하였다. 첫째로, 레이저 간섭 리소그래피를 통하여 음각 나노패턴을 제작하였다. 또한, 금속 나노패턴과 고분자 나노패턴을 포함한 양각 나노패턴을 음각 나노패턴을 사용하여 제작하였다. 마이크로패턴의 도입을 통하여, 혼합 마이크로나노 패턴을 제작하였다. 제작된 나노패턴들은 세포 분화에 응용되었다. 그래핀-금 나노패턴은 인간 중간엽 줄기세포의 골생성 분화를 강화하고 줄기세포의 골생성 분화를 검출하는 데 활용되었다. 그래핀-혼합 마이크로나노 고분자 패턴은 세포 부착력 향상과 세포 정렬을 이용하여 골격근세포의 분화를 강화하였다. 마지막으로, 골형성과 근형성을 위한 나노패턴의 조합을 통해 생체공학 팔이 고안되었다.
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