KR101171774B1 - 탄소나노튜브를 줄기세포의 배양 지지체로 사용하는 방법 및 탄소나노튜브를 포함하는 배양 지지체 - Google Patents

Abstract

줄기세포를 배양하는 지지체가 개시된다. 본 발명에 따른 망상구조체 탄소나노튜브 박막을 지지체로 사용하여 줄기세포를 성장 및 분화시키는 방법과 탄소나노튜브의 막 두께와 표면 거칠기를 조절하여 줄기세포의 성장 및 분화를 조절하고, 막 두께와 표면 거칠기를 조절하여 성장 및 분화시키는 줄기세포의 개체수를 조절하고, 상기 요소들을 포함하는 배양 지지체에 관한 것이다.

탄소나노튜브, 중간엽 줄기세포, 랭뮤어-블로젯 방법

Description

탄소나노튜브를 줄기세포의 배양 지지체로 사용하는 방법 및 탄소나노튜브를 포함하는 배양 지지체{A METHOD FOR CULTURING STEM CELL USING CARBON NANO TUBE AND THE CULTURING MEDIA}

본 발명은 탄소나노튜브를 배양 지지체로 하여 줄기세포의 성장과 촉진을 유도하는 방법 및 배양 지지체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 일축배향된 탄소나노튜브 박막 또는 망상구조체 탄소나노튜브 박막을 지지체로 사용하여 줄기세포의 성장 및 분화를 촉진시키고, 박막의 두께와 표면 거칠기의 차이를 통하여 성장 및 분화시키는 줄기세포의 개체 수를 조절하는 방법 및 배양 지지체에 관한 것이다.

줄기세포(Stem cell)는 생물 조직을 구성하는 생물을 다양한 세포들로 분화할 수 있는 세포로서, 배아, 태아 및 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 분화(differentiation)되기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭한다. 줄기세포는 분화 자극(환경)에 의하여 특정 세포로 분화가 진행되며, 세포분열이 정지된 분화된 세포와는 달리 세포분열에 의해 자신과 동일한 세포를 생산(self-renewal)할 수 있어 증식(proliferation; expansion)하는 특성이 있으며, 다른 환경 또는 다른 분화 자극에 의해 다른 세포로도 분화될 수 있어 분화에 유연성(plasticity)을 가지고 있 는 것이 특징이다.

이중에서 중간엽 줄기세포는 성체 줄기 세포로서 골수나 지방 조직에서 초대 배양(primary culture)를 통해 주로 얻어지는 것으로써, 자가유래 이식이 가능하다는 특징으로 인하여 세포 치료제로서 가능성을 인정받아 그 이용에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 중간엽 줄기세포는 골수에서 1% 미만으로 존재하지만 다른 줄기세포에 비해 분리가 쉽고 배양 및 이용이 용이하다는 장점이 있고 지방세포, 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포 등 다양한 종류의 다른 세포로 분화가 가능하다. 또한, 주요 조직 적합 유전자 복합체(major histocompatibility complex, MHC)를 발현하지 않기에 타인에게 이식 시 면역학적 거부 반응이 일어나지 않으며 면역세포의 활성을 억제하는 특징을 가지고 있다. 중간엽 줄기 세포는 손상되거나 염증 반응을 보이는 조직, 혹은 암세포가 있는 부위로 이동해 가는 특징이 있는데 이를 이용해 질병 치료를 목적으로 하는 매개체로 이용 하고자 하는 연구가 활발하게 진행 중에 있다.

또한, 중간엽 줄기세포는 목적에 맞게 분화시킨 세포 자체의 이용 외에도 과도한 면역 반응의 억제, 유전자 치료를 목적으로 하는 매개체, 다양한 성장인자의 생산 등에 이용이 가능할 뿐만 아니라, 성체 줄기세포로 배아 줄기세포와는 달리 윤리적 문제를 피할 수 있고 이용이나 배양이 용이하다는 장점이 있다. 또한 현재까지 알려진 바로는 ‘배아 줄기세포’에 비해 암으로 분화할 가능성이 적어 생체 내 이식 시 안정성이 높다는 평가를 받고 있다. 이런 우수한 이점으로 인하여 많은 연구기관에서는 중간엽 줄기세포를 배양 분화시키기 위한 노력을 쏟고 있는 실정이 다.

줄기세포를 배양시키기 위한 기존의 배양 방법에서는 세포 배양 접시를 비롯한 다양한 배양 기구들이 줄기세포의 특징을 고려해 제작된 기구가 아니기 때문에 줄기세포의 생장 조건이 충분히 반영되지 못하여 다른 세포에 비해 48시간 이상으로 긴 배가 시간(doubling time)을 보이고 있는 실정이다.

줄기세포는 배양을 하는 동안 그 성질이 변하지 않아야 하며 필요에 의한 분화 외에는 그 분화능이 억제되어야 되지만 기존의 배양 기구를 이용 시에는 이런 줄기세포의 생장 조절에 대한 한계가 존재하게 된다. 또한 분화를 유도하는데 있어 화학적인 처리에 의존하여서만 분화가 가능하다. 이에 따라, 줄기세포의 특징을 충분히 고려한 배양 기구와 목적하는 세포로의 용이한 분화를 가능하게 해주는 배양 기구 내지는 배양기구의 표면처리 방법이 개발되어야 한다.

따라서 본원에서는 줄기세포의 배양 지지체로서의 탄소나노튜브를 개시함과 더불어 줄기세포 배양을 위한 탄소나노튜브 지지체의 두께 및 표면 거칠기 조절을 통하여 줄기세포에 성장 배양 지지체로서 적합한 기판을 제공하고 이들의 성장 형태 및 성장 속도를 조절하는 방법을 개시한다.

한편, 탄소나노튜브는 1991년 일본 NEC 부설 연구소의 이지마(Sumio Iijima) 박사에 의해 발견된 것으로 그들의 독특한 광학적, 물리적, 전기적, 화학적 특성으로 인하여 차세대 나노테크놀로지를 이끌어갈 소재 중 하나로 각광 받고 있다. 탄소나노튜브는 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라 단중벽 나노튜브 (Single-walled carbon nanotube, SWNT)와 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled carbon nanotube, MWNT), 다발형 나노튜브(rope nanotube)로 분류되며, 준 1차원적인 양자구조로 인하여 특이한 여러 양자역학적 현상이 관측되었다. 이들 탄소나노튜브의 직경은 수 내지 수십 나노미터로 굉장히 작고 종횡비가 크며 속이 비어있는 것이 특징이며, 직경과 흑연면의 말린 각도에 의해서 반도체성 특성과 금속성 특성을 보인다. 탄소나노튜브는 그들의 독특한 성질로 인하여 차세대 첨단 표시소자인 LED(Light emitting diode), PDP(plasma display panel), FED(field emission display), 연료전지 및 이차전지 전극, 전계효과 트랜지스터, 원자력현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)의 탐침소재, 에너지 저장체, 투명전극, 고용량 커패시터, 전자 소자, 가스센서, 탄소/생체조직과의 친화성을 이용한 의료용 장치의 부품등으로의 응용성이 뛰어난 나노소재로 사용되어 오고 있다.

이들 중 탄소나노튜브를 이용한 생체조직과의 친화성에 대한 응용을 살펴보면, 미국의 Supronowicz 그룹은 폴리락틱 액시드와 탄소나노튜브의 복합체를 이용하여 전기적 신호에 의하여 감응하는 세포의 형태를 연구하여 보고 하였다 (Supromowicz, P. R등, J. Biomed. Mater. Res. 2002, 5, 499). Ehgks 미국의 켈리포니아 대학교에서는 탄소나노튜브에 바이오 활성 분자를 도입하여 전기적 차지(charge)의 영향에 따른 신경세포의 성장 반응을 발표하였다 (Hui Hu 등, Nano Lett. 2004 4, 507). 또한 2008년 스위스 로잔공대 미셀 지울리아노 교수와 이탈리아 트리에스테대학 라우라 발레리니 교수의 연구진들은 탄소나노튜브가 전기 전도성이 높고 신경 세포와 밀착해 극도로 미세한 연결을 형성하는 특징 때문에 뇌 신경세포인 뉴런의 끊어진 부분을 연결하는 역할을 할 수 있다는 것을 증명하였다 (Giada Cellot 등, Nature nanotechnology, Online December 21, 2008). 이들 연구 결과는 신경공학(neuro-engineering)과 신경보철학(neuroprosthetics)이라는 새로운 영역과 매우 밀접한 연관이 있는 것으로 탄소나노튜브를 이용한 뉴런 복원 기술을 이용한 다양한 응용 가능성을 시사하였다.

대한민국 공개특허 제 10-2008-0036590호는 암 줄기세포 (cancer stem cell)군의 하나인 P19 줄기세포를 이용하여 탄소나노튜브를 포함하는 세포무독성 구조 지지체로서 탄소나노튜브를 유효성분으로 포함하는 줄기세포 치료제 조성물에 관한 발명을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 많은 연구의 노력에도 불구하고 아직까지 탄소나노튜브를 줄기세포 배양의 지지체로 이용하여 줄기세포의 성장 및 그 성장 속도를 촉진하거나 조절하는 연구 결과는 발표된 적이 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 일축배향된 탄소나노튜브(CNT)막 또는 필터법으로 제조된 망상구조체 CNT막을 줄기세포를 성장 및 분화시키는 기재로 사용하여, 줄기세포의 성장을 촉진시키며 줄기세포의 개체수를 조절하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 일축배향된 CNT막 또는 필터법으로 제조된 망상구조체 CNT막의 두께, 즉 표면거칠기를 조절하여 줄기세포의 성장과 분화를 촉진하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CNT막의 표면처리 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CNT막을 배양 지지체로서 사용하여 성장되는 줄기세포의 개체수를 조절하는 방법을 제공하는 데 있다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 목적은 기판, 기판상에 형성된 일축배향된 CNT막 또는 망상구조체 CNT막에 포함된 줄기세포를 포함하는 줄기세포의 성장 및 배양 지지체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 탄소나노튜브 지지체를 형성하는 방법은, 랭뮤어-블로젯법(LB법)을 이용하여 표면 걸치기가 균일하고 일축 방향으로 배향된 균일한 탄소나노튜브 박막을 형성하는 것이다. 일축배향된 CNT LB 박막을 제조하는 방법은, LB법에 의하여 CNT 또는 CNT번들을 휘발성 유기용매에 분산시켜 LB트로프(trough)에 도포하고, 용매를 기화시킨 후 도포면을 점진적으로 감소시켜 소정의 표면압력 하에 물과 공기의 계면에서 일정한 배향으로 정렬된 CNT의 랭뮤어 단층막을 형성시키고, 형성된 나노튜브 단층막을 전이시키는 단계로 이루어 진다. 표면압력은 30nN/m 내지 55mN/m가 적합하다.

망상구조체 CNT막은 LB법을 이용한 CNT 단일 막에서 사용된 유기용매, 예컨대, 클로로포름에 분산된 소정 농도의 CNT를 사용하여 상기 유기용매에 분산된 CNT 용액을 각각 다른 양을 사용하여 최종적으로 기판, 예컨대, 유리기판에 CNT필름을 전이하여 얻는다.

본원에서 줄기세포라 함은 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포, 연골줄기세포, 지방줄기세포, 배아생식세포 및 배아종양세포 등의 줄기세포를 의미하며, 바람직하게는 중간엽 줄기세포이다. 중간엽 줄기세포는 최종적으로 분화되었을 때 다양한 줄기세포로 분화될 수 있는 장점이 있기 때문이다.

본 발명의 기재로써 사용되는 기판은 비제한적으로 실리콘, 용융실리카, 유리, 석영, 플라스틱, PDMS(Polydimethylsiloxan), PMMA(Polymethylmethacrylate), 도체, 반도체, 부도체의 금속, 비금속등의 다양한 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 탄소나노튜브 지지체를 형성하는 단계는, 유기용매 및 수용액에 분산된 탄소나노튜브 용액을 양극산화 알루미늄 기판에 여과하고 상기 양극산화 알루미늄 기판을 제거하여 표면 두께가 두꺼운, 즉 표면 거칠기가 거친 망상구조체의 탄소나노튜브 박막을 형성하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브는 단일벽 나노튜브(SWNT), 이중벽 나노튜브(DWNT)와 다중벽 나노튜브(MWNT), 다발형 나노튜브에서 선택될 수 있으며, 단중벽 나노튜브가 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 유기용매는 클로로포름, 메탄올, 에탄올 또는 DMF이며, 특히 클로로포름 바람직하다.

상기한 바와 같은 탄소나노튜브를 기재로 하여 줄기세포의 성장 형태 및 성장 속도의 조절을 가능하게 함으로써, 지지 구조체로 탄소나노튜브가 유용하게 사용됨이 가능하며, 줄기세포의 분화를 통하여 의료 분야에서 줄기세포를 통한 의료용 치료를 제공하는 것에 응용이 가능하다. 또한, 탄소나노튜브의 우수한 전도 특 성을 이용하여 전기적 신호 자극을 통한 줄기세포의 특정 세포로의 분화가 가능성을 제시하며, 이는 향후 세포치료제로서 사용할 수 있는 가능성을 제시하는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 랭뮤어 - 블로젯법을 이용하여 일축방향으로 정렬된 탄소나노튜브 박막의 제조

랭뮤어-블로젯법을 이용한 탄소나노튜브 박막의 제조는 탄소나노튜브를 휘발성 유기용매인 클로로프롬에 분산시키고, 3차 증류수가 담긴 LB 트로프에 상기 클로로프롬에 분산시킨 탄소나노튜브 4 ml를 마이크로 시린지를 이용하여 유리기판에 한 방울씩 떨어 뜨려 도포하고, 상온에서 한 시간 동안 방치하여 용매인 클로로프롬을 기화시켰다. 클로로포름은 휘발성이 강한 용매이며 CNT LB 박막의 제조시 CNT가 수면위에 잘 뜨게 되고, 이후 클로로포름이 기화되어 날아가기 때문에 용매가 남아 있는 현상을 줄일 수 있기 때문에 사용된다. 그 다음 LB 트로프의 양 옆에 존재하는 배리어를 4 mm/min의 속도로 모아줌으로써, 수면 위에 도포된 탄소나노튜브를 점진적으로 감소시켜 40mN/min의 표면압력 하에 물과 공기의 계면에서 일정한 방향으로 정렬된 탄소나노튜브의 단층 막을 형성시켰다. 이렇게 형성된 탄소나노튜 브의 단층 막(LB 막)을 만들고, 물 속에 담긴 유리 기판을 1 mm/min의 속도로 일정하게 위로 들어올려 최종적으로 유리기판 위에 한쪽 방향으로 정렬된 탄소나노튜브를 LB 박막을 만들었다. 이 과정은 도 2에 나타낸 바, 도 2에서 도면부호 (17)은 탄소나노튜브를, (15)는 LB트로프를, 그리고 (10)은 배리어를 의미한다. 이러한 방법으로 만들어진 탄소나노튜브 박막들은 두께가 수십 나노미터로 매우 얇고 균일했으며, 한쪽 방향으로 정렬된 균일한 두께를 가지는 탄소나노튜브 박막임이 확인되었다. 이러한 방법은 대한민국 공개특허 제10-2006-92737호에도 나타나 있다.

실시예2 : 필터법을 이용한 망상구조체를 가지는 CNT 박막의 제조

상기 실시예 1에서 제조된 클로로프롬에 분산된 0.1 mg/ml의 농도의 탄소나노튜브를 사용하여, 탄소나노튜브 용액을 각각 2ml, 4ml, 8ml의 양으로 조절하여 최종적으로 유리 기판에 탄소나노튜브 망상구조체의 필름을 전이하여 각각의 용액에 대한 탄소나노튜브 망상구조체의 두께가 조절된 박막을 얻었다. 보다 구체적으로 설명하면, 구멍의 사이즈(size) 가 200nm인 양극 산화 알루미늄 다공 성 필터를 이용하여 용매로 사용된 클로로프롬을 제거하고, 동시에 탄소나노튜브는 필터 위에 남게되는 필터법을 이용하여 다공 성 양극 산화 알루미늄 필터 위에 탄소나노튜브가 망상구조체 형태로 적층된 탄소나노튜브 박막을 제조하였다. 상기 다공 성 양극산화 알루미늄 기판에 여과되어 망상구조체의 형태로 적층된 탄소나노튜브를 150℃ 오븐에서 3시간 열처리하여 용매로 사용된 잔류 클로로프롬을 기화시킨 후, 다공 성 양극 산화 막을 제거하고 망상구조체의 탄소나노튜브만을 유리기판에 적층 시키기 위하여, 다공성 양극 산화 알루미늄 기판이 수산화나트륨 수용액에 녹는 특성을 이용하여, 수산화나트륨 수용액 바닥에 유리 기판을 위치시키고, 그 위에 탄소나노튜브가 적층된 양극산화 알루미늄 기판을 올린 후, 4시간을 경과시켜 양극산화 알루미늄을 용해시켜 제거하여 적층된 탄소나노튜브 망상구조체 박막만을 얻었다. 이후, 수산화나트륨 수용액에 증류수를 서서히 가하여 pH 7을 유지하면서 최종적으로 수용액을 제거함으로써 망상구조체의 탄소나노튜브 박막을 유리 기판에 전이시켰다.

이렇게 제조된 탄소나노튜브 박막의 AFM 이미지와 거칠기 값을 도 3에 나타내었다. 유리기판의 경우 거칠기 값이 0.17nm, SWNT LB 박막은 5.81 nm, 2ml의 SWNT 용액을 필터법을 이용하여 필름을 형성하였을 때의 SWNT 망상구조체는 6.62 nm, 4ml의 SWNT 용액을 필터법을 이용하여 필름을 형성하였을 때의 SWNT 망상구조체는 9.22 nm 이고 마지막으로 8ml의SWNT 용액을 필터법을 이용하여 필름을 형성하였을 때의 SWNT의 망상구조체의 거칠기 값은 9.81 nm가 되었다. 도 3에 나타내지는 않았지만 더 많은 양의 SWNT 용액을 사용할 경우 표면 거칠기 값이 더욱 증대함을 알 수 있었다. 따라서, SWNT 용액을 2ml 이상 사용하였을 경우 줄기세포의 배양 지지체로서 이용하기 위한 본 발명에 적합함을 알 수 있었다. 상기의 탄소나노튜브 박막의 표면 거칠기가 다른 이유는, 원자력 현미경을 이용하여 표면을 측정 하였을 때, 탄소나노튜브가 두껍게 쌓이는 경우가 원자력 현미경을 이용하여 표면을 측정할 때 원자력 현미경 탐침이 상대적으로 얇게 쌓인 탄소나노튜브 박막보다 보다 깊은 곳까지 들어가서 측정을 하기 때문에 표면 거칠기가 보다 더 거칠게 되는 것이다. 도 4는 주사전자현미경을 (Scanning Probe Microscopy, SEM)을 사용하여, 본 실시예를 통하여 형성된 탄소나노튜브 기재를 측면에서 촬영한 탄소나노튜브의 두께 이미지이다. 랭뮤어-블로젯법으로 형성한 탄소나노튜브의 두께와 필터법을 통하여 형성된 탄소나노튜브 (2 ml)두께가 50 nm로 거의 동일하였고, 4 ml의 경우 탄소나노튜브의 두께가 85 nm이었으며, 8 ml의 경우 두께가 100 nm가 되었음을 확인 할 수 있었고 이를 통해 SWNT 용액의 사용량에 따라 두께가 조절됨을 확인 할 수 있었다.

실시예 3 : 중간엽 줄기세포의 배양

쥐의 골수에서 분리한 수 배양한 중간엽 줄기세포를 랭뮤어-블로젯법으로 제조된 탄소나노튜브 박막을 기재로 하여 10% 소혈청과 1% 페니실린/스트렙토마이신을 첨가한 배지를 넣고 37℃에서 항온 유지하면서 5% 이산화탄소가 공급되는 배양기에서 24시간 배양한 결과 중간엽 줄기세포의 정상적인 성장 경향을 관찰 할 수 있었다. 비교 실험군으로 유리 기판위에서 24시간 성장시킨 중간엽 줄기세포에 비해 보다 왕성한 성장 속도를 보였으며, 유리기판보다 잘 자라는 것을 확인 하였다. 또한, 일반적인 중간엽 줄기세포 모양을 유지하고 있는 것을 관찰 하였다. 이는 도 5에 나타내었다.

도 6은 필터법으로 제조된 망상구조체 탄소나노튜브 박막의 두께를 달리하여 48시간 배양된 중간엽 줄기세포의 형태를 본 광학이미이다. 본 실험의 실시예에서는 탄소나노튜브의 용액의 양을 달리 하여 유리기판위에 적층된 망상구조체의 두께를 50 ~ 100 nm 범위의 변이로 달리하여 중간엽 줄기세포를 성장시킨 결과 정상적인 성장 경향을 관찰 할 수 있었으며, 망상구조체의 탄소나노튜브의 두께가 두꺼울 수록 중간엽 줄기세포의 몸체가(body)가 튼실해지는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 두꺼워진 망상구조체의 탄소나노튜브 박막 사이로 중간엽 줄기세포가 흡수할 수 있는 영양분의 확산이 더욱 활발하게 이루어질 수 있도록 하는 망상구조체 탄소나노튜브 구조상의 특징 때문이다. 또한 필터법으로 제조된 망상구조체의 탄소나노튜브의 박막을 기재로 사용하여 중간엽 줄기세포를 배양한 결과 상기 도 4의 랭뮤어-블로젯법으로 제조된 탄소나노튜브 박막과 비슷하게 중간엽 줄기세포가 정상적으로 성장하는 모습을 보였으며, 특이적으로 필터법으로 제조된 망상구조체의 탄소나노튜브 박막의 경우 랭뮤어-블로젯법으로 제조된 탄소나노튜브 박막과 비교하여 중간엽 줄기세포가 보다 확장된 구조로 파이브로시스(fibrosis)를 형성하며 넓게 펴져 자라는 모습을 보였다.

도 7에는 랭뮤어-블로젯법과 필터법을 이용하여 제조된 탄소나노튜브 기판에 1일에서 7일간 배양시킨 중간엽 줄기세포의 세포 수의 결과이다. 각각의 탄소나노튜브 박막에 세포를 키운 후 각 시간 별(1, 3, 5, 7일)로 광학의 200배의 배율로 각각 4부분을 무작위로 정해 사진을 찍은 후, 무작위로 정한 4부분에서 핵과 세포막이 확실히 구분되는 세포만을 집계하여 평균과 편차 값을 나타내었다. 도 7의 실험 결과를 보면 세포의 수는 유리기판 위에 성장한 줄기세포 보다 망상구조체를 가지는 탄소나노튜브위에서 성장한 줄기세포가 더 많이 성장함을 알 수 있으며, 7일째의 경우 LB법을 통한 탄소나노튜브 박막에서 유리 기판보다 약 두 배 이상의 줄기세포 수의 차이를 볼 수 있었다. 또한, 망상구조체의 탄소나노튜브 박막의 경우 그 박막의 두께가 증가할수록 LB법에 따른 탄소나노튜브 박막보다 미묘한 차이로 세포수가 상대적으로 많음을 확인 할 수 있었다.

도 8 은 상기 랭뮤어-블로젯법(도 8의 b)과 필터법(도 8의 c), d), e))으로 제조된 탄소나노튜브 박막을 기재로 하여 중간엽 줄기세포를 48시간 배양한 후 원자력현미경을 통하여 나노스케일에서의 중간엽 줄기세포의 성장 형태를 측정한 이미지이다. 필터법으로 제조된 탄소나노튜브의 기재의 경우, 중간엽 줄기세포의 형태가 랭뮤어-블로젯법으로 형성한 탄소나노튜브를 기재로 한 중간엽 줄기세포의 형태와 비교하였을 경우 그 형태가 다름을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소나노튜브를 필터법으로 형성하여 중간엽 줄기세포를 배양한 경우 탄소나노튜브의 망상구조체 구조로 인하여 중간엽 줄기세포가 성장해 나갈 때 그 세포질의 형태가 망사 구조 형태로 자람을 알 수 있었다. 또한, 도 7에서 확인되는 바와 같이, SWNT의 사용 양을 달리하여 원하는 세포의 개체 수를 조절할 수 있음을 알 수 있다. 도로써 나타내지는 않았지만, 0.5ml에서는 더 작은 숫자의 중간엽 줄기세포를 얻을 수 있었으며, 그 이하의 양으로는 실험을 하지 아니하였다. 왜냐하면, 0.5ml 이하의 양에서는 일축배향된 CNT박막을 형성할 수 없기 때문이다. 반면, 탄소나노튜브 박막을 랭뮤어-블로젯법으로 형성하였을 경우 일축 방향으로 배향된 탄소나노튜브로 인하여 중간엽 줄기세포의 모양이 탄소나노튜브 배향 방향에 따라 세포질이 잘 뻗어 나가며 형성되고 뼈대구조가 양호하게 발달됨(도 8의 b))을 확인 할 수 있었다.

도 9는 상기 랭뮤어-블로젯법과 필터법으로 제조된 탄소나노튜브 박막을 기재로 하여 중간엽 줄기세포를 24시간 배양한 후 독성 실험을 한MTT 데이터로써 배양시켜 관찰한 결과 탄소나노튜브의 독성이 없음을 확인 할 수 있었다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 이로부터 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브를 기재로한 중간엽 줄기세포의 성장을 개락적인 모식도로서 나타낸 것이다.

도 2는 랭뮤어-블로젯법에 의해 한쪽 방향으로 정렬된 탄소나노튜브 박막을 만드는 상태를 도시한 모식도이다.

도 3은 랭뮤어-블로젯법과 필터법에 의하여 유리기판에 전이된 탄소나노튜브의 광학 이미지와 원자력현미경 사진을 나타낸 것이다.

도 4는 랭뮤어-블로젯법과 필터법에 의하여 유리기판에 전이된 탄소나노튜브의 측면을 측정한 주자전자현미경의 두께 사진을 나타낸 것이다.

도 5 는 유리기판과 랭뮤어-블로젯법으로 제조된 탄소나노튜브 기판에 24시간 배양시킨 중간엽 줄기세포의 광학현미경 사진이다.

도 6 은 필터법으로 제조된 망상구조체의 탄소나노튜브 기판에 7일간 배양시킨 중간엽 줄기세포의 광학현미경 사진이다.

도 7은 랭뮤어-블로젯법과 필터법을 이용하여 제조된 탄소나노튜브 기판에 1일에서 7일간 배양시킨 중간엽 줄기세포의 세포 수 측정 결과이다.

도 8은 랭뮤어-블로젯법과 필터법을 이용하여 제조된 탄소나노튜브 기판에 48 시간 배양시킨 중간엽 줄기세포의 원자력현미경 이미지이다.

도 9 은 랭뮤어-블로젯법과 필터법을 이용하여 제조된 탄소나노튜브 기판에 24시간 배양시킨 중간엽 줄기세포의MTT 결과이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 2: 탄소나노튜브 박막

3: 중간엽 줄기세포 10: 배리어(barrier)

15: LB 트로프 17: 탄소나노튜브

Claims (16)

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2. 필터법으로 제조된 망상구조체 CNT박막을 줄기세포의 배양 지지체로 사용하며, 상기 CNT 박막의 두께 및 표면거칠기를 조절하여 줄기세포를 성장시키는 방법.
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5. 제 2항에 있어서, 상기 줄기세포는 성체의 조직에서 분리한 줄기세포임을 특징으로 하는 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포임을 특징으로 하는 방법.
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10. 기판, 기판상에 형성된 표면 거칠기 값이 5.81~9.81nm이고 두께가 50~100nm인 CNT박막을 포함하는 줄기세포를 성장시키는 배양 지지체.
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13. 제 2항에 있어서, 상기 CNT 박막의 두께 및 표면거칠기를 조절하는 과정은 유기용매 중에 분산된 탄소나노튜브 용액의 사용량을 조절함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 탄소나노튜브 용액의 사용량은 2~8ml인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 2항에 있어서, 상기 CNT박막의 두께를 50~100nm로 조절하고, 표면거칠기를 6.62~9.81nm로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제10항에 있어서, 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포인 것을 특징으로 하는 배양 지지체.

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