KR102122150B1 - 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법에 관한 것으로, 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법에 관한 것으로, 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법에 관한 것이다.
최근 살아있는 세포와 같은 생체물질을 유연하면서도 충분한 강도를 가지는 연성 물질에 결합하여 다양한 생명체의 메커니즘을 구현하고자 하는 생체로봇 또는 능동적 생체모사 시스템에 대한 연구가 국내·외 연구그룹들에 의해 활발하게 진행되고 있다.
그러나 외부 에너지 공급 없이 자체적으로 운동할 뿐 아니라 환경에 반응하고 운동하는 제어 가능한 생체모사 시스템은 현재까지 개발된 보고가 없다.
한편, 종래에는 이러한 연구의 일환으로 생체모사 시스템에 대한 개발이 진행되었으나, 마이크로 단위의 패턴을 통해 전도성을 가지면서도 동시에 세포를 배양할 수 없었고, 수 마이크로 단위의 세포에 외부자극을 선택적으로 인가하기 어려웠으며, 전도성을 가지는 구조체를 형성하더라도 투명한 구조체를 만들기에는 매우 용이하지 않은 문제점이 있었다.
이에 따라, 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 생체모사 시스템에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상호 가교되어 전도성을 나타내는 제1작용기를 포함하는 제1단량체; 아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 제2작용기를 포함하는 제2단량체; 및 친수성을 나타내는 제3작용기를 포함하는 제3단량체;를 포함하여 랜덤하게 공중합된 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 피롤일알킬렌아민기(pyrrolyl alkylene amine group), 아닐린아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐린알킬렌아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐리노알킬렌아민기, 니트릴벤질렌아민기, 티오펜니트릴기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 티오펜알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 메타크릴레이트알킬렌아민기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아크릴레이트알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알칸올아민기 및 히드록시기(-OH)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1단량체는 총 2 ~ 8 몰% 포함될 수 있다.
또한, 상기 제2단량체는 총 0.5 ~ 3.5 몰% 포함될 수 있다.
또한, 상기 제3단량체는 총 88.5 ~ 97 몰% 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제2단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 제3단량체는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
또한, 세포생장이 가능하고, 적어도 하나의 아미노기를 포함하는 펩타이드 서열에서 유래된 제4작용기를 포함하는 제4단량체;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4단량체는 0.3 ~ 1.5 몰%로 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 펩타이드 서열은 RGD 펩타이드 서열일 수 있다.
한편, 본 발명은 작용기를 구비하는 친수성 고분자 물질을 포함하는 제1층; 전도성 고분자 물질을 구비하여 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하고, 상기 제1층의 작용기와 결합되어 상기 제1층의 일면에 망상 구조로 형성되는 전도성의 제2층; 및 상기 제2층의 하나 이상의 양단부에 연결되어 외부전원으로부터 상기 제2층에 전압을 인가하는 전극부;를 포함하는 생체회로망을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1층은 아크릴레이트 작용기를 구비하는 아크릴계 화합물을 포함하는 하이드로젤층일 수 있다.
또한, 상기 폴리아미노산 유도체는 상술한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체일 수 있다.
또한, 상기 생체회로망은 상기 제2층 위에 결합되어 적어도 한 종류 이상의 세포가 배양되는 세포배양부를 더 포함할 수 있고, 상기 전극부는 상기 세포배양부에 전압을 인가하여 전기적으로 도통되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2층의 전도성 고분자 물질의 결합비, 상호 가교 정도, 상기 제2층의 구성물질의 조성비 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 제2층의 전기전도도를 다르게 설계할 수 있다.
또한, 상기 제2층은 전기전도도가 상이한 복수의 영역을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2층의 전기전도도는 50 ㎲/㎜ ~ 500 ㎲/㎜일 수 있다.
한편, 본 발명은 (1) 고분자 스탬프를 패터닝하고, 상기 고분자 스탬프에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하는 처리액을 처리하는 단계; (2) 처리액이 처리된 고분자 스탬프를 기재에 스탬핑하여 기재 상에 패터닝된 가전도성층을 형성하는 단계; (3) 패터닝된 가전도성층 상에 전도성 고분자 물질의 가교 개시제 및 아크릴계 화합물을 포함하는 프리-하이드로젤 용액을 처리하여 패터닝된 전도성층이 구비된 하이드로젤층을 형성하는 단계; 및 (4) 패터닝된 전도성층의 하나 이상의 양단부에 외부전원과 연결된 전극부를 형성하는 단계;를 포함하는 생체회로망 설계방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 처리액은, C1 ~ C4의 직쇄형 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 폴리알킬렌글리콜 및 펩타이드 서열을 포함하고 말단에 적어도 하나의 아크릴레이트기를 포함하는 화합물을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 스탬프의 패터닝 형태는 망상구조일 수 있다.
또한, (5) 패터닝된 전도성층 상에 세포를 배양하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용한 용어인 '회로망'은 미세패턴 형성에 따라 구획되어 구현된 망상구조의 전도성층을 포함하는 구조체를 나타내는 것으로, 전기를 인가하여 전기전도성을 나타낼 수 있는 전도성층을 포함하는 구조체를 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어인 '설계방법'은 생산방법, 생성방법, 구현방법 및 제조방법과 동일한 의미로, 바람직하게는 구현방법 및 제조방법과 동일한 의미이다.
본 발명의 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법은 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 효과가 있다.
이에 따라, 인체 내 생명현상의 핵심 단위인 세포의 인지, 복원, 유지 및 운동 등의 기능을 구현한 생체모사 시스템이 필요한 전 분야, 세포 기반의 능동적 생체모사 시스템이 필요한 전 분야, 및 약물전달, 조직공학, 환경공학 및 생체모방공학 전 분야에 다양하게 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망에 구비되는 하이드로젤층 및, 이에 가교된 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하여 구현된 전도성층을 나타낸 모식도로써, 도 1a는 실시예 1에 따른 하이드로젤층과 전도성층을 나타낸 모식도, 도 1b는 실시예 3에 따른 하이드로젤층과 전도성층을 나타낸 모식도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망을 설계하는 방법에서 고분자 스탬프를 제조하는 몰드의 사시도, 도 2b는 상기 몰드를 통해 제조되는 고분자 스탬프의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망을 설계하는 방법의 공정 흐름 모식도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망의 전도성층에 전압을 인가하여 선택적으로 전도성을 발현하는 것을 나타낸 상면모식도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리아미노산 유도체에 대한 1H-NMR 분석 결과를 나타낸 이미지,
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전기전도도를 분석한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전극 간격별 전기전도도를 분석한 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전기전도도를 분석한 그래프, 그리고,
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망 상에 정렬되어 있는 근관세포를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망을 설계하는 방법에서 고분자 스탬프를 제조하는 몰드의 사시도, 도 2b는 상기 몰드를 통해 제조되는 고분자 스탬프의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망을 설계하는 방법의 공정 흐름 모식도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망의 전도성층에 전압을 인가하여 선택적으로 전도성을 발현하는 것을 나타낸 상면모식도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리아미노산 유도체에 대한 1H-NMR 분석 결과를 나타낸 이미지,
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전기전도도를 분석한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전극 간격별 전기전도도를 분석한 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 생체회로망에 구비되는 전도성층의 전기전도도를 분석한 그래프, 그리고,
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 생체회로망 상에 정렬되어 있는 근관세포를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는 상호 가교되어 전도성을 나타내는 제1작용기를 포함하는 제1단량체; 아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 제2작용기를 포함하는 제2단량체; 및 친수성을 나타내는 제3작용기를 포함하는 제3단량체;를 포함하여 랜덤하게 공중합되어 구현된다.
먼저, 상기 제1단량체는 상호 가교되어 전도성을 나타내는 제1작용기를 포함한다.
상기 제1작용기는 상호 가교되어 전압인가 시 전도성을 나타낼 수 있는 작용기라면 제한 없이 적용할 수 있으며, 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 피롤일알킬렌아민기(pyrrolyl alkylene amine group), 아닐린아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐린알킬렌아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐리노알킬렌아민기, 니트릴벤질렌아민기, 티오펜니트릴기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 티오펜알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를할 수 있고, 보다 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 피롤일알킬렌아민기(pyrrolyl alkylene amine group)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 직쇄형 피롤일프로필렌아민기를 포함할 수 있다.
다음, 상기 제2단량체는 아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 제2작용기를 포함한다.
상기 제2작용기는 아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 것으로써, 구체적으로는 후술하는 하이드로젤층의 아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 작용기라면 제한 없이 적용할 수 있으며, 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 메타크릴레이트알킬렌아민기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아크릴레이트알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 메타크릴레이트알킬렌아민기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 아크릴레이트알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 메타크릴레이트알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 메타크릴레이트에틸렌아민기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제3단량체는 친수성을 나타내는 제3작용기를 포함한다.
상기 제3작용기는 친수성을 나타낼 수 있는 작용기라면 제한 없이 적용할 수 있고, 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알칸올아민기 및 히드록시기(-OH)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 C1 ~ C5의 직쇄형 알칸올아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 에탈올아민기를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는 상기 제1단량체를 총 2 ~ 8몰% 포함할 수 있고, 바람직하게는 3 ~ 7 몰% 포함할 수 있다. 만일 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체 내 제1단량체가 총 2몰% 미만이면 제1작용기 간 가교가 용이하지 않음에 따라 전압인가 시 목적하는 수준의 전기전도성을 발현할 수 없고, 제1단량체가 총 8몰%를 초과하면 제1작용기를 포함하는 제1단량체가 과도해짐에 따라 폴리아미노산 유도체 내 주사슬의 유연성이 저하될 수 있으며, 이에 따라 제1작용기 간 가교가 매우 용이하지 않아 전압인가 시 목적하는 수준의 전기전도성을 발현할 수 없다.
또한, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는 상기 제2단량체를 0.5 ~ 3.5 몰% 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 3 몰% 포함할 수 있다. 만일 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체 내 제2단량체가 총 0.5 몰% 미만이면 후술하는 하이드로젤층과 가교되는 영역이 감소함에 따라 후술하는 생체회로망 제조 시 층간 박리가 발생할수 있고, 제2단량체가 3.5 몰%를 초과하면 상대적으로 친수성 및 전기전도성이 저하될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는 상기 제3단량체를 88.5 ~ 97 몰% 포함할 수 있고, 바람직하게는 89 ~ 96.5 몰% 포함할 수 있다. 만일 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체 내 제3단량체가 총 88.5 몰% 미만이면 친수성이 저하될 수 있고, 제3단량체가 총 97 몰%을 초과하면 상대적으로 후술하는 하이드로젤층과 박리가 발생할 수 있고, 상대적으로 전기전도성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 제1단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 제2단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 제3단량체는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 제1단량체, 제2단량체 및 제3단량체가, 각각 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함함에 따라, 전압 인가 시 전도성을 발현, 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능 및 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어하는 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
한편, 상기 제3단량체가 히드록시기를 포함하는 경우, 상기 화학식 3으로 표시된 화합물의 에탄올아민기가 히드록시기로 변경될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1단량체, 제2단량체 및 제3단량체가, 각각 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 경우 상기 제1단량체, 제2단량체 및 제3단량체 각각은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물에 상술한 제1작용기, 제2작용기 및 제3작용기가 각각 결합됨에 따라 형성된 것일 수 있다.
[화학식 4]
이 경우, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물과 제1작용기, 제2작용기 및 제3작용기가 각각 결합되어, 각각 제1단량체, 제2단량체 및 제3단량체로 구현되고, 반응에 참여하지 않은 화학식 4로 표시되는 화합물을 더 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 폴리아미노산 유도체가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 경우, 본 발명에 따른 폴리아미노산 유도체는 후술하는 방법을 통해 제조될 수 있다.
구체적으로, 먼저 전구체 L-아스파틱산(L-aspartic acid)으로 산촉매 하 탈수축합반응을 통해 상기 화학식 4와 같은 폴리(석신이미드)(poly(succinimide), PSI)를 합성하고, 2-아미노에틸 메타크릴레이트(2-aminoethyl methacrylate, AEMA)를 접목시켜서 화학식 2로 표시되는 화합물인 제2단량체를 형성한다. 그리고, 1-(2-시아노에틸)피롤(1-(2-cyanoethyl)pyrrole)을 전구체로 사용하여 N-(3-아미노프로필)피롤(N-(3-aminopropyl)pyrrole)을 형성하여 상기 화학식 4로 표시되는 화합물에 접목시켜서 화학식 1로 표시되는 화합물인 제1단량체를 형성한다. 이후, 에탄올아민를 처리하여 화학식 3으로 표시되는 화합물인 제3단량체를 형성함으로써, 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체는 세포생장이 가능하고, 적어도 하나의 아미노기를 포함하는 펩타이드 서열에서 유래된 제4작용기를 포함하는 제4단량체를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 펩타이드 서열은 세포생장이 가능한 펩타이드 서열이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 RGD 펩타이드 서열일 수 있다.
구체적으로, 상기 제4단량체는 상술한 화학식 4로 표시되는 화합물에 RGD 펩타이드 서열을 접목시킴으로써 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체가 제4단량체를 더 포함하는 경우, 상기 제4단량체는 총 0.3 ~ 1.5 몰%로 더 포함될 수 있고, 바람직하게는 상기 제4단량체는 총 0.5 ~ 1 몰%로 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 생체회로망 설계방법은 (1) 고분자 스탬프를 패터닝하고, 상기 고분자 스탬프에 상술한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하는 처리액을 처리하는 단계; (2) 처리액이 처리된 고분자 스탬프를 기재에 스탬핑하여 기재 상에 패터닝된 가전도성층을 형성하는 단계; (3) 패터닝된 가전도성층 상에 전도성 고분자 물질의 가교 개시제 및 아크릴계 화합물을 포함하는 프리-하이드로젤 용액을 처리하여 패터닝된 전도성층이 구비된 하이드로젤층을 형성하는 단계; 및 (4) 패터닝된 전도성층의 하나 이상의 양단부에 외부전원과 연결된 전극부를 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 (1) 단계에서, 패터닝된 상기 고분자 스탬프는 상술한 바와 같이 음각 및 상기 음각을 통해 형성된 망상구조의 양각을 포함하여 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 2a는 고분자 스탬프를 제조하는 몰드(100)의 사시도인데, 소정의 형상으로 제조한 포토마스크를 통해 포토 리소그래피(photo lithography) 기법으로 도 2에 도시된 형상의 몰드(100)를 제조한 후, 고분자를 캐스팅하여 도 2b에 도시된 음각 및 상기 음각을 통해 형성된 망상구조의 양각을 포함하는 고분자 스탬프(200)를 제조할 수 있다.
이때, 상기 고분자는 소정의 몰드에 캐스팅하여 음각 및 상기 음각을 통해 형성된 망상구조의 양각을 포함하도록 구현될 수 있는 고분자라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS)를 사용할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망을 설계하는 방법의 공정 흐름 모식도이다.
상기 도 3a는 도 2b의 X-X' 영역의 단면을 나타낸 단면도로써, 상기 (1) 단계에서 도 3b에 도시된 바와 같이 고분자 스탬프(200)에 상술한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하는 처리액(300)을 처리한다.
한편, 상기 처리액(300)은 C1 ~ C4의 직쇄형 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 폴리알킬렌글리콜 및 펩타이드 서열을 포함하고 말단에 적어도 하나의 아크릴레이트기를 포함하는 화합물을 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체가 제4단량체를 포함하지 않는 경우 생체회로망에 세포배양부를 구비시킬 수 있고, 상기 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체가 제4단량체를 포함하는 경우에는 생체회로망에 더욱 많은 세포생장 사이트를 포함하는 세포배양부를 구비시킬 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 처리액(300)은 C1 ~ C4의 직쇄형 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 폴리알킬렌글리콜 및 펩타이드 서열을 포함하고 말단에 적어도 하나의 아크릴레이트기를 포함하는 화합물과, 상술한 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 1 : 200 ~ 400의 몰비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 : 250 ~ 350의 몰비로 포함할 수 있다.
다음, (2) 단계로써 도 3c에 도시된 바와 같이 처리액(300)이 처리된 고분자 스탬프(200)를 기재(400)에 스탬핑하여 도 3d에 도시된 바와 같이 기재(400) 상에 패터닝된 가전도성층(310)을 형성한다.
이때, 상기 기재는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 기재라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 글래스기재를 사용하는 것이 공정성 측면에서 더욱 유리할 수 있다.
한편, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에 고분자 스탬프(200)에 처리한 처리액(300)을 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음, (3) 단계로써 도 3e 및 도 3f에 도시된 바와 같이 패터닝된 가전도성층(310) 상에 전도성 고분자 물질의 가교 개시제 및 아크릴계 화합물을 포함하는 프리-하이드로젤 용액을 처리하여 패터닝된 전도성층이 구비된 하이드로젤층(500)을 형성한다.
구체적으로, 도 3e에 도시된 바와 같이 패터닝된 가전도성층(310) 상에 전도성 고분자 물질의 가교 개시제 및 아크릴계 화합물을 포함하는 프리-하이드로젤 용액을 처리하고, 도 3f에 도시된 바와 같이 하이드로젤층(500) 상에 기판(600)을 위치시키고, 가전도성층(310)을 통해 전도성층(320)을 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 가전도성층(310)은 상기 하이드로젤층(500)에 구비되는 가교 개시제로 인하여 폴리아미노산 유도체의 제1작용기 간 상호 가교되어 전도성층(320)으로 형성될 수 있다.
상기 가교 개시제는 당업계에서 통상적으로 사용될 수 있는 개시제라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 과황산암모늄(Ammonium persulfate)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 기재라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 커버슬립(cover glass)을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 표면개질된 커버슬립(cover glass)을 사용할 수 있다.
한편, 상기 (3) 단계에서 기판(600)을 위치시키고 수직방향으로 가압시키는 공정을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, (4) 단계로써 패터닝된 전도성층(320)의 하나 이상의 양단부에 외부전원과 연결된 전극부를 형성하는 단계를 수행한다.
이때, 상기 전극부는 전도성층(320)의 하나 이상의 양단부가 전극부로써 적용될 수 있고, 또는 전도성층(320)에서 연장되어 외부에 별도로 구비될 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망 설계방법은, 상기 (4) 단계 뒤에 도 3g에 도시된 바와 같이 전도성층(320) 상의 기재(400)를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기재를 제거하는 단계를 수행함으로써 망상구조를 가지는 전도성층(320)을 구비하는 생체회로망을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3g에 도시된 바와 같이 패터닝된 전도성층(320) 상에 세포(700)를 배양하는 (5) 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세포(700)는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 세포라면 제한 없이 적용할 수 있으며, 바람직하게는 근아세포, 신경세포 및 신경근시냅스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 적용할 수 있다. 이때 상기 세포는 영역별로 구획하여 복합적으로 적용하여 배양할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 설계방법으로 제조된 생체회로망은 작용기를 구비하는 친수성 고분자 물질을 포함하는 제1층; 전도성 고분자 물질을 구비하여 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하고, 상기 제1층의 작용기와 결합되어 상기 제1층의 일면에 망상 구조로 형성되는 전도성의 제2층; 및 상기 제2층의 하나 이상의 양단부에 연결되어 외부전원으로부터 상기 제2층에 전압을 인가하는 전극부;를 포함하여 구현된다.
상기 제1층은 상술한 바와 같이 아크릴레이트 작용기를 구비하는 아크릴계 화합물을 포함하는 하이드로젤층일 수 있고, 상술한 바와 같이 상기 제2층은 상기 제1층에서 유래한 가교 개시제에 의해 도 1과 같이 상기 제1작용기가 상호 가교되어 전압 인가 시 전도성을 발현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 생체회로망은 상기 제2층 위에 결합되어 적어도 한 종류 이상의 세포가 배양되는 세포배양부를 더 포함하고, 상기 전극부는 상기 세포배양부에 전압을 인가하여 전기적으로 도통되도록 구비될 수 있고, 전기전도도가 상이한 복수의 영역을 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체회로망의 전도성층에 전압을 인가하여 선택적으로 전도성을 발현하는 것을 나타낸 상면모식도로써, 전압인가 시 도 4에 도시된 바와 같이 2영역 이상의 전도성 영역을 가질 수 있음에 따라, 동시에 다른 전압을 인가시켜서 세포를 배양하고 제어할 수 있는 효과를 발현할 수 있다.
이는 생체회로망이, 실질적으로 비전도성인 하이드로젤층상에 전도성층을 미세 패터닝하여 형성하여 구현되는 것임에 따라, 저항이 크기 때문에 최단거리를 선택해서 전기적으로 도통됨에 따른 것으로, 이에 따라 하나의 생체회로망 상에서 전기적으로 도통되는 영역을 적어도 2영역 이상 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2층은 전도성 고분자 물질의 결합비, 상호 가교 정도, 상기 제2층의 구성물질의 조성비 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 제2층의 전기전도도를 다르게 설계할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 생체회로망은 하기 측정방법으로 측정한 전기전도도가 50 ㎲/㎜ ~ 500 ㎲/㎜일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 500 ㎲/㎜일 수 있으며, 보다 바람직하게는 130 ~ 400 ㎲/㎜일 수 있다.
[측정방법]
전압 100mnV, 1 kHz 및 전극과의 거리 1 ㎜ 조건으로 전기전도도를 측정함.
이때, 전극과의 거리라는 것은 제2층 상에서 전기전도도를 측정하는 전극 간의 거리를 의미하는 것으로, 제2층 상 어느 부분에서도 상기 전기전도도 측정이 가능하다.
본 발명의 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체, 이를 활용한 생체회로망, 및 생체 회로망 설계방법은 최적화된 세포 생장환경을 제공하여 세포 배양이 매우 용이하고, 전압 인가 시 전도성을 발현하며, 전압 인가 시 선택적으로 전도성 영역의 제어가 가능함에 따라 복수개의 전도성 영역 형성이 가능하고, 원하는 위치에서 세포들이 동작할 수 있도록 제어가 가능한 효과가 있다.
이에 따라, 인체 내 생명현상의 핵심 단위인 세포의 인지, 복원, 유지 및 운동 등의 기능을 구현한 생체모사 시스템이 필요한 전 분야, 세포 기반의 능동적 생체모사 시스템이 필요한 전 분야, 및 약물전달, 조직공학, 환경공학 및 생체모방공학 전 분야에 다양하게 응용될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<
실시예
1>
(1)
폴리아미노산
유도체의 형성
먼저, 전구체 L-아스파틱산(L-aspartic acid)으로 산촉매 하 탈수축합반응을 통해 하기 화학식 4와 같은 폴리(석신이미드)(poly(succinimide), PSI)를 합성하고, 2-아미노에틸 메타크릴레이트(2-aminoethyl methacrylate, AEMA)를 접목시켜서 화학식 2로 표시되는 화합물인 제2단량체를 형성하였다. 그리고, 1-(2-시아노에틸)피롤(1-(2-cyanoethyl)pyrrole)을 전구체로 사용하여 N-(3-아미노프로필)피롤(N-(3-aminopropyl)pyrrole)을 형성하여 상기 화학식 4로 표시되는 화합물에 접목시켜서 화학식 1로 표시되는 화합물인 제1단량체를 형성하였다. 이후, 에탄올아민를 처리하여 화학식 3으로 표시되는 화합물인 제3단량체를 형성하여, 최종적으로 제1단량체를 5몰%, 제2단량체를 2몰% 및 제3단량체를 93 몰%를 포함하여 형성된 폴리아미노산 유도체를 형성하였다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
(2) 생체회로망 제조
가로×세로×두께가 100㎛×100㎛×20㎛인 음각이 형성되고, 도 3a의 양각 하나의 단면길이와 두께가 각각 100㎛, 20㎛인 도 2b 및 도 3a와 같은 형상을 가지는 PDMS 고분자 스탬프에, RGD 펩타이드 서열을 도입하기 위한 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 상기 제조한 폴리아미노산 유도체를 1 : 300의 몰비로 포함하는 처리액을 도 3b와 같이 처리 및 건조하고, 도 3c와 같이 글래스 기재에 스탬핑하여 도 3d와 같이 기재 상에 망상구조의 가전도층을 형성한 후, 도 3e와 같이 아크릴계 화합물 10 중량% 및 개시제로 과황산암모늄을 1 중량% 포함하여 형성된 하이드로젤층을 형성하였다. 그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이 하이드로젤층 상에 기판으로 표면개질된 커버슬립을 위치시켰다. 이때, 하이드로젤층에 포함되는 개시제로 인하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 직쇄형 피롤일프로필렌아민기 간의 상호 가교를 통해 전도성층이 형성되었다. 이후 도 3g에 도시된 바와 같이 전도성층 상의 기재를 제거하여 기판, 제1층인 하이드로젤층 및 제2층인 전도성층이 순차적으로 적층된 생체회로망을 구현하였다. 이때, 상기 제2층의 양각 패턴 간의 거리는 0.5㎜였다.
[화학식 5]
<
실시예
2 및
실시예
3>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 상기 폴리아미노산 유도체에 포함되는 제1단량체의 몰%를 각각 10몰% 및 20몰%로 변경하여 생체회로망을 구현하였다.
<
비교예
>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 전도성층 없이 기판 및 기판 상에 구비되는 하이드로젤층을 포함하는 구조체를 구현하였다.
<
실험예
1:
1
H
-NMR 분석>
상기 실시예 1의 생체회로망 제조 시, 폴리아미노산 유도체에 대하여 D2O를 용매로 사용하여 농도 5 mM 로 제조하여 1H-NMR 분석을 수행하였다.
그 결과, 도 5에 도시된 바와 같이 중합체내에 각각의 작용기가 모두 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었고, 폴리아미노산 유도체가 합성된 것을 확인할 수 있었다.
<
실험예
2: 전기전도 분석>
상기 실시예 1에 따라 제조한 생체회로망 및 비교예에 따른 구조체에 대하여, 전압 100mnV, 1 kHz 조건 및 전극과의 1 ㎜를 거리를 두고 측정한 방법으로 전기전도를 분석하였다.
그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 실시예 1에 따른 생체회로망은 전압을 인가함에 따라 전기가 전도되고, 꼬마전구가 점등되는 것을 확인할 수 있었으며, 비교예에 따른 구조체는 전압을 인가하여도 전기가 전도되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
<
실험예
3: 전기전도도 평가>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 생체회로망에 대하여 전압 100mnV, 1 kHz 조건 및 전극과의 1 ㎜를 거리를 두고 측정한 방법으로 전기전도도를 평가하였다.
그 결과, 실시예 1에 따라 제조한 생체회로망의 경우 도 1a에 도시된 바와 같이 제1작용기를 포함하는 제1단량체가 과도하지 않음에 따라 폴리아미노산 유도체 내 주사슬의 유연성이 우수하고, 이에 따라 제1작용기 간 가교가 매우 용이하여, 도 8에 도시된 바와 같이 전기전도도가 226.03㎲/㎜으로 현격히 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면에, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 제조한 생체회로망의 경우 도 1b에 도시된 바와 같이 제1작용기를 포함하는 제1단량체가 과도해짐에 따라 폴리아미노산 유도체 내 주사슬의 유연성이 저하되고, 이에 따라 제1작용기 간 가교가 매우 용이하지 않기 때문에 전기전도도가 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.
<
실험예
4:
근관세포의
정렬 평가>
상기 실시예 1에 따라 제조한 생체회로망에 ATCC에서 구입 한 C2C12 근아세포 (n < 5)를 37℃ 및 5 %의 CO2 조건에서 세포 성장 배양액으로써 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium High Glucose), 10 %의 FBS (Fetal bovine serum) 및 1 %의 PS (Penicillin-Streptomycin)를 사용하여 5일 동안 배양하였고, 동일 조건에서 근관세포로 분화 배양액으로써 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium High Glucose), 10 %의 HS (Horse serum) 및 1 %의 PS (Penicillin-Streptomycin)를 사용하여 5일 동안 근관세포로 배양하였다. 근관세포의 정렬을 평가하기 위해 생체회로망에 세포를 배양 한 지 10일 후, PBS (Phosphate buffer saline)로 두 번 세척 해 주고 상온에서 10분간 4%(v/v) 포름알데하이드 용액으로 고정(fixation)하였다. 0.2%(v/v) Triton-X 100(Sigma) 용액으로 10분간 처리하여 세포 투과성을 높여주었다. 세포는 1%(w/v) BSA (bovine serum albumin, Sigma) 용액으로 30분간 억제(blocking)시킨 후 PBS로 다시 세척해 주었다. 이후 세포는 MF-20(Myosin heavy chain antibody mouse monoclonal)와 α-actinin (Anti-Sarcomeric Alpha Actinin antibody, rabbit polyclonal)를 2시간 동안 처리해 주고 이후 Donkey Anti-Mouse IgG H&L과 Donkey Anti-Rabbit IgG H&L를 2시간 동안 처리하여 염색하였다. 이후 DAPI(4,6-diamidino-2-phenylindole)를 2분 처리해주었다. 염색한 세포는 형광 현미경(fluorescent microscope, Nikon Eclipse Ti)을 사용하여 관찰하였고 이미지는 ImageJ로 각도 편차 (angle of deviation)가 20°이하가 되는 근관세포를 분석, 근관세포의 정렬을 평가하였다.
그 결과, 도 9의 좌측 하단 및 우측 하단에서 볼 수 있듯이 전기적 자극을 받은 근관세포가 정렬된 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 근관세포를 자극하여 발생한 움직임 및/또는 기계적 힘을 측정할 수 있음에 따라 생체로봇 구동 연구뿐 아니라 실제 자극에 의한 골격근 모사 연구에도 활용될 수 있을 것으로 보인다.
<실시예 1-1 ~ 1-2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제2층의 양각 패턴 간의 거리를 1㎜ 및 2㎜로 변경하여 생체회로망을 구현하였다.
<
실험예
5: 전극 간격별 전기전도도 평가>
상기 실시예 1, 1-1 및 1-2에 따라 제조한 생체회로망에 대하여 각각 전극과의 거리를 1㎜, 3㎜ 및 5㎜로 하고, 전압 100mnV, 1 kHz 조건으로 전극 간격별 전기전도도를 측정하였다.
이때, 전극과의 거리라는 것은 제2층 상에서 전기전도도를 측정하는 전극 간의 거리를 의미한다.
실험결과, 도 7에 도시된 바와 같이 전극 간격이 커질수록 전기전도도가 감소하는 경향을 나타내지만, 각 전극 간격에서 전기전도도가 모두 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 몰드
200: 고분자 스탬프
300: 처리액
310: 가전도성층
320: 전도성층
400: 기재
500: 하이드로젤층
600: 기판
700: 세포
200: 고분자 스탬프
300: 처리액
310: 가전도성층
320: 전도성층
400: 기재
500: 하이드로젤층
600: 기판
700: 세포
Claims (22)
- 상호 가교되어 전도성을 나타내는 제1작용기를 포함하는 제1단량체;
아크릴레이트 작용기와 가교가 가능한 제2작용기를 포함하는 제2단량체; 및
친수성을 나타내는 제3작용기를 포함하는 제3단량체;를 포함하여 랜덤하게 공중합된 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제1작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 피롤일알킬렌아민기(pyrrolyl alkylene amine group), 아닐린아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐린알킬렌아민기, C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아닐리노알킬렌아민기, 니트릴벤질렌아민기, 티오펜니트릴기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 티오펜알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제2작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 메타크릴레이트알킬렌아민기 및 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 아크릴레이트알킬렌아민기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제3작용기는 C1 ~ C5의 직쇄형 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알칸올아민기 및 히드록시기(-OH)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제1단량체는 총 2 ~ 8 몰% 포함되는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제2단량체는 총 0.5 ~ 3.5 몰% 포함되는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제3단량체는 총 88.5 ~ 97 몰% 포함되는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제1항에 있어서,
상기 제1단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 제2단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며,
상기 제3단량체는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
- 제1항에 있어서,
세포생장이 가능하고, 적어도 하나의 아미노기를 포함하는 펩타이드 서열에서 유래된 제4작용기를 포함하는 제4단량체;를 더 포함하는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제9항에 있어서,
상기 제4단량체는 0.3 ~ 1.5 몰%로 더 포함되는 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체. - 제9항에 있어서,
상기 펩타이드 서열은 RGD 펩타이드 서열인 폴리아미노산 유도체. - 작용기를 구비하는 친수성 고분자 물질을 포함하는 제1층;
전도성 고분자 물질을 구비하여 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하고, 상기 제1층의 작용기와 결합되어 상기 제1층의 일면에 망상 구조로 형성되는 전도성의 제2층; 및
상기 제2층의 하나 이상의 양단부에 연결되어 외부전원으로부터 상기 제2층에 전압을 인가하는 전극부;를 포함하는 생체회로망. - 제12항에 있어서,
상기 제1층은 아크릴레이트 작용기를 구비하는 아크릴계 화합물을 포함하는 하이드로젤층인 것을 특징으로 하는 생체회로망. - 제12항에 있어서,
상기 폴리아미노산 유도체는 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체인 것을 특징으로 하는 생체회로망. - 제12항에 있어서,
상기 생체회로망은 상기 제2층 위에 결합되어 적어도 한 종류 이상의 세포가 배양되는 세포배양부를 더 포함하고,
상기 전극부는 상기 세포배양부에 전압을 인가하여 전기적으로 도통되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 생체회로망. - 제12항에 있어서,
상기 제2층의 전도성 고분자 물질의 결합비, 상호 가교 정도, 상기 제2층의 구성물질의 조성비 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 제2층의 전기전도도를 다르게 설계하는 것을 특징으로 하는 생체회로망. - 제16항에 있어서,
상기 제2층은 전기전도도가 상이한 복수의 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체회로망. - 제12항에 있어서,
상기 제2층의 전기전도도는 50 ㎲/㎜ ~ 500 ㎲/㎜ 인 생체회로망. - (1) 고분자 스탬프를 패터닝하고, 상기 고분자 스탬프에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전도성을 갖는 폴리아미노산 유도체를 포함하는 처리액을 처리하는 단계;
(2) 처리액이 처리된 고분자 스탬프를 기재에 스탬핑하여 기재 상에 패터닝된 가전도성층을 형성하는 단계;
(3) 패터닝된 가전도성층 상에 전도성 고분자 물질의 가교 개시제 및 아크릴계 화합물을 포함하는 프리-하이드로젤 용액을 처리하여 패터닝된 전도성층이 구비된 하이드로젤층을 형성하는 단계; 및
(4) 패터닝된 전도성층의 하나 이상의 양단부에 외부전원과 연결된 전극부를 형성하는 단계;를 포함하는 생체회로망 설계방법. - 제19항에 있어서, 상기 처리액은,
C1 ~ C4의 직쇄형 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 폴리알킬렌글리콜 및 펩타이드 서열을 포함하고 말단에 적어도 하나의 아크릴레이트기를 포함하는 화합물을 더 포함하는 생체회로망 설계방법. - 제19항에 있어서,
상기 고분자 스탬프의 패터닝 형태는 망상구조인 것을 특징으로 하는 생체회로망 설계방법. - 제19항에 있어서,
(5) 패터닝된 전도성층 상에 세포를 배양하는 단계;를 더 포함하는 생체회로망 설계방법.
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| WO2007038982A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Universite Joseph Fourier - Grenoble 1 | Hydrogel functionalized with a polymerizable moiety and their uses as biosensors or bioreactors |
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