[WIBE] Protein-based Bioink Lab
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단백질 기반 수화젤 연구실은 WIBE(Wenzhou Institute of Biomaterials and Engineering)안에 소속되어있으며, 중국 저장성 웬조우시 롱완 지역에 있습니다. Wenzhou Institute of Biomaterials and Engineering 연구소는 웬조/저장성 정부의 지원하에 2014시작 되었으며 translational science에 초점을 두어 기존의 bench 지식을 산업화하고 의료 분야에 적용하려고 하고 있습니다. 연구소 핵심 연구과제는 무균돼지를 이용한 상처피부치료제, 골이식재, 안과용 재료 및 기기, 나노의약 재료 등 입니다. 단백질 기반 수화젤 연구실은 바이오 잉크 재료와 다양한 바이오응용을 위한 단백질 수화젤 재료를 제조하는 목표로 2017년에 시작되었습니다. 연구실에서는 광경화성 재료인 gelatin methacryloyl(GelMA) 과 hyaluronic acid methacrylate(HAMA)를 대량 합성하고 있으며 광경화성 재료를 바탕으로 바이오프린팅과 미세제조기술을 이용하여 복잡한 구조의 세포구조물을 만들어 약물 스크링 플랫폼으로 사용하려고 하고 있습니다. 본 연구실은 PI의 생체고분자(온도감응성 고분자와 단백질 수화젤)에 대한 연구경험을 바탕으로 단백질 기반 수화젤의 산업화에 초점을 맞추고 있습니다.
Gelatin은 가장 풍부한 단백질로서 동물의 뼈, 피부 등으로 부터 얻은 collagens을 가수분해하여 얻어집니다. Collagens을 산처리하여 얻어진 gelatin을 gelatin type A 그리고 염기처리하여 얻어진 gelatin을 gelatin type B이라고 불리웁니다. Gelatin은 식품, 약물캡슐 용도로 널리 활용되고 있으나, 체온에서 물에 녹는 성질로 이유로 물리적 물성이 좋지 않아 조직공학에서 그 사용이 제한됩니다. Glutaraldehyde와 EDC(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)/NHS(N-hydroxysuccinimide)같은 가교제로 gelatin의 물성이 개선되지만 잔류 화학물질의 독성 문제가 있고, genipin과 transglutaminases 와 같은 천연 또는 효소 가교제가 있어 독성 문제를 줄일 수 있으나 가교 정도를 시간과 공간적으로 조절하는데 어려움이 있습니다. 최근에 개발된 gelatin methacryloyl은 광가교 특성이 있어 빛에 의해 중합되며 물질의 농도와 치환도, 개시제의 농도, 빛의 강도와 조사시간에 따라 중합되어 gelatin의 물성을 좀더 쉽게 조절할 수 있습니다. 아울러 gelatin methacryloyl 수화젤은 gelatin 고유의 세포부착 펩타이드들과 효소에 의한 분해되는 펩타이드를 그대로 유지하고 있어 세포의 부착/이주/분화에 영향을 줍니다. Gelatin methacryloyl(GelMA)의 생물활성과 조절가능한 기계적 물성으로 인해 GelMA는 많은 바이오 연구 분양에 응용되고 있습니다. 본 연구실은 GelMA 합성을 최적화 하여 다양한 치환도를 갖는 고품질의 GelMA를 제공합니다.
참고문헌: Scientific Reports 6(31036) • August 2016; RSC Advances 5(128):106094
2.2) 바이오잉크와 바이오프린팅
바이오프린팅은 새롭게 대두되는 첨단기술로써 복잡한 구조물을 컴프터 기반 프로그램를 활용하여 프린팅을 할 수 있는 장점이 있습니다. 바이오프린팅의 주요 물질로 바이오잉크가 활용됩니다. 바이오잉크는 세포를 포함한 생체재료로 생체적합성, 생분해성, 생물활성, 인쇄적성을 갖고 있어야 합니다. 대표적인 바이오잉크 재료로 alginate, gelatin methacryloyl(GelMA), hyaluronic acid methacrylate(HAMA) 등이 있고 본연구실은 GelMA와 HAMA 를 이용하여 바이오프린팅을 하고 있으며 복잡한 세포/조직 구조물을 제조하려고 합니다.
참고문헌: Materials 9(10):797 • September 2016
2.3) 간조직공학 및 약물 스크링 응용을 위한 잘 정돈된 단백질 기반 inverted colloidal crystal(ICC) 수화젤 플랫폼
간은 몸에서 중요한 역할을 합니다. 몸으로 들어오는 각종 화학 물질을 대사하여 독성을 제거하는 역활을 하며, 단백질들(fibrinogen, albumin, insulin-like growth factor 등)을 생산하고, glycogen을 저장하며, bile을 생산 분비하여 지질 소화를 돕습니다. 전임상/임상 테스트 중에 있는 모든 개발된 약물들은 간 독성 테스트를 통과해야합니다. 생체외에서 사람의 간과 유사한 기능을 할 수 있는 삼차원 세포 모델 또는 간 오르가노이드(organoid)는 약물 스크링을 위한 좋은 플랫폼이 되어 임상/제품출시에 소요되는 시간과 경비를 절약할 수 있습니다. 본 실험실에서는 간조직을 모방한 단백질에 기초한 ICC(inverted colloidal crystal) 수화젤 플랫폼을 사용하여 간조직 공학 및 약물 스크링의 용도로 활용하고 있습니다. GelMA로 만들어진 ICC 수화젤은 gelatin 고유의 생물학적 특성에다 균일한 porosity과 삼차원적으로 상호연결된 interconnectivity가 좋고 간의 lobule 구조와 유사한 hexagonal 모형을 갖고 있습니다. 잘 정돈된 GelMA ICC 수화젤 플랫폼은 재현성이 요구되는 삼차원 세포 배양 용도로 활용될 수 있습니다.
참고문헌: NPG Asia Materials 9(7):e412 • July 2017
보통 아침은 8시 전에 출근해서 회사에서 조식을 먹은 후 오전 11시 30분까지 일하며 11시 30분에 점심을 먹습니다. 그리고 오후 5시30분까지 일합니다. Principal investigator와 언제든지 자유롭게 연구 토의를 할 수 분위기입니다. 연구소 안에 있는 각종 연구장비(SEM, confocal microscope, AFM, 3D printer, rheometer 등)를 언제든지 사용할 수 있습니다. 주말에는 주위에 산과 강/호수가 많아서 낚시와 등산/하이킹 하기에 좋습니다.
웬조우는 한자가 말해듯이 기후가 온화한 곳입니다. 겨울에 그리 춥지 않고 여름에는 그리 덥지 않은 지역입니다. 웬조우는 산과 강이 도시와 잘 어울려져 건설되었습니다. 중국의 서쪽해안선의 중앙에 위치한 곳이며, 중국에서 사적 기업활동이 처음으로 시작된 곳입니다. 웬조우 사람들은 중국의 유대인이라 불리이며 기업활동을 잘 합니다. 이곳에서 유명한 제품으로는 가죽구두와 안경테, 그리고 학용품 등이 있습니다. 그리고 해산물과 야채가 풍부합니다. WIBE은 Wenzhou Longwan international airport에서 내려 택시로 30-40분 거리에 위치합니다.
■ 주소 : 16 Xinsan Road, Longwan District, Wenzhou city, Zhejiang Province,
China 325001 Wenzhou Institute of Biomaterials and Engineering
■ 전화 : 86)13676467727
■ 이메일 : leebh@wibe.ac.cn
■ Homepage : http://www.wibe.ac.cn/
