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32 공업화학 전망, 제15권 제4호, 2012
세포친화성과 역학강도가 우수한 기반 재료를 단일 원료로 제작하기가 어려웠으며, 본 연구진은 천연 고분 자와 생체흡수성 합성 고분자를 복합화한 다공질 기반 재료를 개발, 뼈의 재생에 유효하다는 것을 입증하 였다. 하지만 기반 재료만으로 뼈의 손상을 회복하는 데에는 한계가 있어 뼈의 형성 유도 능력을 높이는 것이 과제였다.
이번 연구에서는 뼈의 형성을 유도하는 ‘BMP4’라 불리는 단백질을 이미 개발한 기반 재료에 더하여 BMP4와 콜라겐 스펀지, PLGA 메시를 복합화한 다공질 기반 재료를 개발했다. 복합화로 인해 BMP4의 생리활성이 상실되지 않도록 콜라겐에 결합 가능한 아미노산 배열과 융합한 단백질을 유전자공학을 통한 방법으로 합성했다. 개발된 복합 다공질 기반 재료는 생체 내의 나노 구조를 갖는 세포 미소환경을 모방한 것으로, 실험을 통해 쥐에 이식한 상태에서도 뼈 형성을 유도하는 효과가 지속되는 것을 확인했다.
이번에 개발된 콜라겐/PLGA/BMP4 복합 다공질 기반 재료는 크게 손상된 뼈 조직의 재생 의료에 도움 이 될 것으로 기대된다. 또, 다른 종류의 생리활성 단백질도 콜라겐 결합 부위를 도입한 후, 기반 재료와 복합화함으로써 연골이나 피부 등 다양한 조직의 재생에도 응용될 가능성이 있다. 본 연구 성과는 학술지
｢Biomaterials｣의 온라인 판에 공개되었다.
※ 발표논문 : “Development of hybrid porous scaffolds for promoted bone regeneration”, Hongxu Lu, Naoki Kawazoe, Takashi Kitajima, Yuka Myoken, Masahiro Tomita, Akihiro Umezawa, Guoping Chen, Yoshihiro Ito, “Spatial immobilization of bone morpho- genetic protein-4 in a collagen-PLGA hybrid scaffold for enhanced osteoinduc- tivity”, Biomaterials, published online on June 12 2012.
출 처 : 2012.06.06 NIMS (http://www.nims.go.jp/news/press/2012/06/p201206060.html) 작 성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
일본 AIST, 변성된 단백질의 활성을 회복시키는 유기 나노튜브 겔
- 단백질을 정상구조로 되돌리고 열이나 화학물질로부터 보호 -일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노튜브응용연구센터 유기나노튜브재료팀의 카메다 나오히로(龜田直 弘) 연구원은 변성된 단백질을 정상 입체 구조로 리폴딩(refolding)함으로써, 본래의 활성을 회복시키는 유
KIC News, Volume 15, No. 4, 2012
KIC News, Volume 15, No. 4, 2012 33 기 나노튜브 겔을 개발했다. 이 유기 나노튜브 겔은 단백질을 열이나 화학물질로부터 보호할 수 있다.
이 기술은 목표 단백질에 맞게 내외 표면의 구조나 나노 채널의 지름을 정밀 제어한 유기 나노튜브 겔의 형성에 의해 실현되었다. 유기 나노튜브 겔을 형성하는 과정에서 변성된 단백질을 포접(包接)시켜, pH변화 를 이용하여 유기 나노튜브 겔로부터 회수․조작함으로써 활성이 회복된 단백질만을 고순도로 얻을 수 있 다. 유기 나노튜브를 겔의 운반체로 사용할 수 있기 때문에 여과나 원심분리 조작을 하지 않고, 물 세정을 통해 변성제를 제거하거나 목표 단백질의 분리․회수를 간편하게 할 수 있다는 이점이 있다. 또한 유기 나 노튜브 내부의 나노 채널에 단백질을 포접시키면 가열이나 고농도의 변성제로 인해서도 단백질의 활성이 상실되지 않는다. 이 기술은 향후 고순도 단백질의 효율적인 조제에 활용될 것으로 기대되며, 유기 나노튜 브에 효소를 복합화하여 나노 리액터나 효소 센서로도 활용될 것으로 보인다.
한편, 이 연구 성과의 상세 내용은 미국 학술지 ｢ACS Nano｣의 온라인 판에 공개되었다.
※ 발표논문 : “Soft Nanotube Hydrogels Functioning As Artificial Chaperones”, Naohiro Kameta, Mitsutoshi Masuda, and Toshimi Shimizu, ACS Nano, May 22, 2012
DOI: 10.1021/nn301041y
Figure. 유기 나노튜브 겔의 나노 채널을 이용하여 변성 단백질로부터 정상 단백질로 리폴딩되는 모습.
출 처 : 2010.05.23 AIST (http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120523/pr20120523.html) 작 성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
리튬 이온 이동의 가시화를 위한 전자현미경 관찰 기술 개발
일본의 산업기술종합연구소는 리튬 이온 전지의 양극에서 리튬 이온의 출입 모습을 나노미터 스케일로 가시화하는 전자 현미경 기술을 개발했다. 리튬-이온 배터리의 고성능화를 위해 전지의 양극재료 리튬이 온의 출입 모습을 가시화할 필요가 있다. 기존의 STEM-EELS 스펙트럼 이미징법은 시료의 구성 원소의 농도 분포를 가시화할 수 있는 전자 현미경 기술이지만, 리튬은 가벼운 원소이기 때문에 지금까지 시각화 가 어려웠다. 본 소개기술에서는 독자적인 스펙트럼 데이터 처리법을 개발, 리튬의 농도 분포의 가시화에 성공했다. 이 기술을 이용하여 정극 재료의 나노 구조와 리튬 이온의 거동 관계의 해명이 가능해지므로 나 노단위의 미세 구조를 설계·제어가 가능하여 새로운 정극 재료의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
