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펜실베니아 주립대학교(Pennsylvania state university) 연구팀이 화학 반응을 촉매하는 단백질 인 효소로 프로토 셀의 표면을 코팅함으로써 미세유체장치에서 화학적 구배로 프로토 세포의 이동 방향을 제어하는 방법을 제안함.

약물 전달 시스템의 방향 이동을 제어함으로써 필요한 약물의 양을 줄일뿐 아니라 전달 속도를 높일 수 있는데, 연구진이 개발한 방법을 이용해, 미세 유체 장치를 통해 이동하는 외부 표면에 효소(녹색)가 부착된 프로토 세포(리포좀)가 효소에 따라, 세포 신호는 화학 신호(회색 점)의 구배쪽으로 또는 멀어지도록 이동 방향을 제어할 수 있게 됨. 해당 현상을 화학주성(chemotaxis)이라고 하며, 기존의 약물 전달 시스템 연구에서는 화학물질에 대해 추적하는 긍정적인 화학주성을 이용하는데 초점을 두었으나, 화학 신호로부터 멀어지는 부정적인 화학주성은 연구가 거의 이루어지지 않았음. 이에 연구팀은 리포좀이라 불리는 작은 주머니를 만들어 이러한 프로토 셀의 외부 표면에 다른 효소를 부착함. 이 연구에는 catalase, urease 및 ATPase를 사용하였으며, 이들 효소는 특정 반응물을 생성물로 전환시키게 됨.(catalase는 예를 들어 과산화수소가 물과 산소로 분해되는 과정을 촉매하는 효소) 연구팀은 효소가 코팅된 리포좀을 효소의 반응물 또는 제품의 구배를 유지하는 미세 유체 장치에 넣고 리포좀이 특정 화학 물질을 향하거나 특정 화학 물질로부터 멀어진 이동양상을 측정함.

본 연구 성과는 ‘Nature Nanotechnology’에 게재됨.