A cell adhesive peptide, Arg-Gly-Asp (RGD) was immobilized onto the surface of electrospun poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) PLGA nanofiber mesh in an attempt to mimic an extracellular matrix structure. A blend mixture of PLGA and PLGA-b-PEG-NH2 di-block copolymer dissolved in a 1:1 volume mixture of dimethylformamide and tetrahydrofuran was electrospun to produce a nanofiber mesh with functional primary amine groups on the surface. Various electrospinning parameters such as polymer concentration and the blend ratio were optimized to produce the nanofiber mesh having desirable morphology, surface character, and fiber diameter. A cell adhesive peptide, GRGDY, was covalently grafted onto the aminated surface of electrospun mesh under a hydrating condition. The amounts of surface primary amine groups and grafted RGD peptides were quantitatively determined. Cell attachment, spreading, and proliferation were greatly enhanced for RGD modified electrospun PLGA nanofiber mesh compared to the unmodified one.
Part I에서는 세포외 기질을 모방하기 위해 세포 접착성 펩티드인 Arg-Gly-Asp (RGD)를 전기방사된 PLGA 나노섬유의 표면에 수식하였다. 전기방사 (electrospinning)는 전기장내에서 대전된 고분자 용액의 제트를 가속시킴으로써 10nm 에서 10㎛범위의 직경을 가진 미세 섬유를 제조하는 방법이다. 이 기술은 천연 또는 합성 고분자로부터 마이크론 이하 수준의 섬유를 비교적 간단한 장비를 가지고 적은 비용으로 쉽고 효율적으로 만들 수 있다는 점에서 여러 응용분야의 최적의 후보로 올려 놓고 있다. 비록 전기방사 기술의 개발 역사는 70여 년에 이르렀으나, 최근에 들어서야 나노기술의 발전과 더불어 초미세 섬유 형성법으로 각광을 받기 시작하였다. 세포에 친화성을 부여하기 위해서는 세포가 인식할 수 있는 여러 리간드를 고분자 표면에 도입하는 것이 필요한데 본 고에서는 RGD 펩티드를 고분자 표면에 고정시켜 세포의 접착성과 증식을 향상시키는 연구를 진행하였다. 이 3가지 아미노산 배열은 세포외 기질 단백질인 피브로넥틴(fibronectin)과 콜라겐에 풍부하게 존재하며 표면 부착 세포(anchorage dependent cell)의 접착, 이동, 분화등을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 세포의 접착을 향상시키기 위해서는 RGD 펩티드를 고분자 표면에 공유 결합시켜야 하는데 먼저 고분자 표면에 기능기를 부여하기 위해 PLGA와 PLGA-b-PEG-$NH_2$ 이 블렌드된 나노섬유 매트를 제작하였다 여기에 RGD 펩티드를 접합시키고 세포를 접종하여 그 거동을 관찰하였다. 그 결과 RGD 펩티드로 수식된 나노섬유의 표면에 더 빠른 속도로 세포의 접착이 일어나고 퍼짐 정도 또한 우수한 것을 볼 수 있다. 이는 세포에 친화적인 환경을 가지며 동시에 합성고분자의 장점을 가지고 있어 앞으로의 조직재생용 담채나 인공피부로의 응용이 기대된다.
Part II에서 우리는 새로운 에멀션 안정화 방법으로 제작된 세포 전달용 생분해성 고분자 소재 다공성 mcirocarriers의 응용가능성을 소개하였다. 기본적인 방법은 $W_1$/O/$W_2$ 이중 에멀션에 기반을 두고 있으나, 우리는 여기서 $W_1$ 상에 기포를 발생시킬 수 있는 염인 ammonium bicarbonate를 녹여 넣었다. 이로 인해 W/O에 멀션 과정에서 발생된 암모늄 가스와 이산화 탄소 가스는 에멀션에 부유하는 물방울의 유착을 방지하여 균등한 내부구조를 형성하며 표면에 내부와 연결되는 20㎕ 정도의 미세공을 형성시켰다. 다양한 기체 발생 조건에 대하여 조사하였는데 ammonium bicarbonate 의 농도가 증가할수록 전체 mcirocarriers의 직경과 다공성이 증가함을 관찰하였다. 이것은 기체의 발생을 증거하며 용액주형법으로 만들어진 고분자 foam film에 관한 실험에서 이 기체가 에멀션 안정화에 기여함을 보였다. 이런 다공성 세포 지지체 microcarriers 는 세포의 suspension culture 에 사용될 수 있을 뿐 만 아니라, 또한 이 지지체를 이용해 배양된 세포를 조직 손상부위에 주사방법으로 전달할 수 있다.
