나노기술 및 정책 정보

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미국 뉴욕대 연구진은 열 화상 이미징과 가열된 ‘나노 치즐(끌)’을 결합하는 시스템을 사용하여 뼈의 정확한 복제품을 만드는 중요한 단계를 밟음.

연구진은 생체 적합성 물질로 뼈 조직의 정확한 구조를 조각할 수 있는 시스템을 설명하며, 이것은 단일 단백질 크기보다 작은(1미터보다 10억 배 더 작은) 것이 특징임. 바이오 열 스캐닝 프로브 리소그래피(bio-tSPL)라고 하는 이 플랫폼은 뼈 조직의 이미지를 찍은 다음 그 이미지를 사용하여 실제 복제품을 생성함.

이러한 뼈 복제품은 환자 자신의 줄기세포에서 파생된 뼈 세포의 성장을 지원하여 광범위한 연구와 치료 잠재력을 가진 새로운 줄기세포 응용 분야를 개척할 수 있게 함. 이 기술은 신약 발견에 혁명을 일으키고 더 나은 정형외과용 임플란트 및 장치를 개발할 수 있음.

인체에서 세포는 분자 규모의 형태학적 및 화학적 신호 제공을 통해 행동을 제어하고 조직 재생을 지원하는 특정 환경에 살고 있음. 특히 뼈 줄기세포는 콜라겐 분자, 뼈 단백질 및 미네랄의 집합체인 섬유 매트릭스에 내장되어 있음. 뼈 계층 구조는 마이크로 및 나노구조의 어셈블리로 구성되며, 그 복잡성은 지금까지 표준 제조 방법에 의한 복제를 어렵게 함.

오늘날까지 재료의 처리량과 생체 적합성 측면의 한계로 인해 생물학적 연구에 사용되지 못했으나, 연구진은 이러한 장벽을 허물고 tSPL을 생체 의학 응용 분야로 이끌게 됨.

시간 및 비용 효율성은 물론 뼈 복제품의 세포 호환성 및 재사용 가능성으로 인해 bio-tSPL은 높은 정밀도로 모든 생물학적 조직을 완벽하게 재현하는 표면 생산을 위한 경제적인 플랫폼이 되었음.

이 새로운 플랫폼은 부상이나 질병으로 인한 골격 및 악안면 결함을 치료하기 위한 보다 효과적인 정형외과용 임플란트를 만드는데 도움이 될 수 있음.

본 연구 성과는 Advanced Functional Materials ("Cost and Time Effective Lithography of Reusable Millimeter Size Bone Tissue Replicas with Sub-15 nm Feature Size on a Biocompatible Polymer")에 게재됨.