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근육 fiber를 모사한 scaffold 제작과 전기 자극을 통한 근육 재생에 관한 연구

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Abstract
근육은 신체의 항상성 유지와 물질대사 등에 관여하는 중요한 조직이다. 하지만 근육이 과도한 손상이 입었을 때 스스로 완전히 회복되지 못함에 따라 근육 재생을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중 조직공학적 접근 방법으로 3D 프린팅이나, 전기방사, 표면 patterning 등을 활용하여 scaffold를 제작한 후에 Myoblast와 결합하여 Myoblast-patch를 손상된 부위에 이식하여 근육 재생을 촉진하는 방법이 있다. 또한 제작된 Myoblast-patch에 물리적 자극을 가하여 Myoblast의 분화를 촉진시키는 연구가 보고된 바가 있다. 따라서 본 실험에서는 생분해성 특성을 가진 생체적합성 재료를 사용하여 scaffold를 제작하고 immortal cell line Myoblast인 C2C12를 scaffold에 seeding하여 Myoblast-patch를 제작하였다. 그 후, 전기 자극을 주어 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 생체적합성 재료 PCL과 유기용매인 HFIP를 사용하였고, 전기방사 기법을 활용하여 scaffold를 제작하였다. 이 때, 근육fiber를 모사한 Align한 형태의 scaffold와 Random한 형태의 scaffold로 두 그룹으로 나누어 제작하였다. 제작된 Myoblast-patch의 인장강도를 측정한 결과 Random Myoblast-patch보다 Aligned Myoblast-patch에서 더 크게 나타났다. 또한 전자주사현미경(SEM)을 사용하여 Aligned scaffold의 표면을 관찰하고 fiber의 각도를 측정한 결과 ±10도 내로 정렬된 것을 확인할 수 있었다.
제작한 Myoblast-patch의 세포 증식 정도를 확인하기 위해 CCK-8 assay를 통해 두 그룹의 Myoblast-patch의 세포 증식능을 비교하고 면역형광법을 이용하여 세포 분화능을 확인한 결과, Aligned Myoblast-patch에서 세포 증식능 및 분화능이 더 높게 나타나는 것을 확인하였다. 또한 Myoblast-patch에 Ca2+을 넣고 세포가 수축과 이완을 반복하여 운동할 때 나타나는 intensity를 비교한 결과, Random Myoblast-patch보다 Aligned Myoblast-patch에서 intensity 값이 더 크게 나오는 것을 확인하였다. 운동 시 발생하는 Myokine 인자를 관찰한 결과 전기 자극을 주지 않았을 때와 주었을 때에 육안으로 비교한 결과, 추가적인 실험 및 분석이 필요할 것으로 생각된다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 근육 fiber를 모사한 Aligned Myoblast-patch에서 세포 증식능, 분화능, Ca2+ imaging 결과 모두 더 높게 나타났다.
따라서 Aligned Myoblast-patch가 세포배양에 더 적합하다고 판단되며, 본 연구는 근육 재생과 Biohybrid 로봇의 기초연구로 사용될 수 있을 것이라 사료된다.
Author(s)
문정우
Issued Date
2022
Awarded Date
2022-02
Type
dissertation
Keyword
muscle regenerationmyoblast differentiationelectrospun scaffoldpolycaprolactoneelectrical stimulation
URI
https://oak.ulsan.ac.kr/handle/2021.oak/9888
http://ulsan.dcollection.net/common/orgView/200000601724
Alternative Author(s)
Moon, Jung Woo
Affiliation
울산대학교
Department
일반대학원 의과학과 의공학전공
Advisor
최재순
Degree
Master
Publisher
울산대학교 일반대학원 의과학과 의공학전공
Language
kor
Rights
울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호 받습니다.
Appears in Collections:
Medical Engineering > 1. Theses(Master)
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