□   GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 신소재공학부 윤명한 교수와 서울대학교 화학과 홍병희 교수 공동 연구팀은 탄소나노구조체(산화그래핀)를 이용하여 박테리아 섬유소의 미세구조 및 거시구조 조절이 가능함을 밝히는데 성공했다.

□   인공뇌 구현을 위해서는 신경세포가 생장할 지지체(scaffold)가 중요한 요소로 작용을 한다. 기존 인공뇌 관련 연구에서는 주로 콜라겐 혹은 매트리젤(matrigel)과 같은 단백질을 주로 사용했었으나, 생체 이식시 면역반응 가능성과 시간이 지남에 따른 단백질의 붕괴가 기술적 난제로 남아 있었다.

□   연구팀은 산화그래핀 기반 나노탄소구조체를 박테리아 세포배양액에 적절히 분산시킬 경우, 섬유소 수화젤을 만드는 박테리아의 움직임을 조절함으로써 합성된 섬유소 수화젤의 결정성 및 거시구조의 비대칭성을 효과적으로 낮추는데 성공하였다.

∘ 산화그래핀과 혼성화된 박테리아 섬유소 수화젤 구조는 신경세포의 3차원적 성장을 촉진시켰으며, 조직적인 신경세포의 연결성을 가능하게 하였다. 이들 통해 동물의 실제 뇌의 구조를 모사하는 3차원 인공 신경네트워크 구현에 성공하였다.

□   최근 생명윤리의식의 강화에 따른 동물실험에 대한 인식이 바뀌고 있고, 이에 따라 실제 동물의 장기를 인공적으로 모사하는 인공 3차원 세포 배양이 각광을 받고 있다.

□   이번 연구결과를 통한 3차원 뇌구조의 인공적 모사는 알츠하이머나 또는 파킨슨 질병 모델, 인공뇌조직 제작 혹은 손상된 중추 신경세포의 재생 유도 등 고령화 시대에 부각되는 의료 문제를 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

□   GIST 윤명한 교수는“기존의 유전자 조작을 통한 방법이 아닌 나노소재를 이용하여 박테리아로 하여금 새로운 물질을 만들게 유도하는 측면에서 이번 연구결과는 매우 의미 있는 일”이라고 밝혔으며, 서울대 홍병희 교수는 “개발된 산화그래핀-박테리아 섬유소 수화젤은 신경조직 재생뿐만 아니라 여러 생체조직의 3차원 모사에도 널리 이용될 것”으로 기대된다고 말했다.

□  융합파이오니어사업과 지스트 창의적 도전과제의 지원으로 수행된 이번 연구는 GIST 신소재공학부 윤명한 교수와 서울대학교 화학과 홍병희 교수(이상 공동 교신저자)가 주도하고, GIST 김동윤 박사과정 학생과 서울대 박수범 박사(이상 공동 제1저자)가 수행하였다. 연구 결과는 나노소재 분야의 세계적 학술지인 스몰(Small, IF=8.3)에 2017년 5월 23일 온라인으로 게재됐으며, 해당 논문은 학술지의 표지로 선정됐다. <끝>

*논문명: Multiscale modulation of nanocrystalline cellulose hydrogel via nanocarbon hybridization for 3D neuronal bilayer formation

*논문링크: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201700331/abstract