- 기포 운동 제어로 기존 집속초음파 기술의 단점인 충격파 산란 효과 극복 - 생체조직 미세하게 제거할 수 있는 비침습 정밀 수술에 적용가능 비침습적 특성을 갖는 다양한 초음파 효과를 이용하여 기존 외과 수술을 대체하려는 시도가 활발하다. 특히 이 가운데 초음파의 초점에서 약 1/100초의 짧은 시간에 생성되는 강력한 기포를(케비테이션) 이용해 주변 생체조직을 칼로 자른 듯 물리적으로 파괴할 수 있는 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술은 기존의 열로 조직을 태워 없애는 하이푸(HIFU) 방식보다 실시간 케비테이션 분석을 통한 치료과정 모니터가 가능하고 치료시간이 짧다는 장점을 갖고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 바이오닉스연구센터 박기주 박사가 가변압력 집속초음파를 이용하여 보다 정밀하고 미세하게 생체 조직을 파쇄할 수 있는 새로운 초음파 수술 기술을 개발 했다고 밝혔다. 박 박사는 기존 집속초음파 생체 조직 파쇄 기술에서 초음파 초점 부위뿐만 아니라 그 주변으로 2차 미세 기포들이 동시 다발적으로 발생되는 충격파 산란효과 원리를 학계 최초로 밝혀낸 바있다. 기존 집속초음파 수술 기술은 생체조직을 물리적으로 파쇄할 수 있다는 장점이 있지만, 충격파 산란효과로 인해 정밀도가 낮아져 주요 장기 및 혈관에 밀접하게 위치한 조직 또는 종양을 제거해야 되는 경우에는 적용하기 어려웠다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 초음파 초점에서의 음향 압력세기를 변화시키는 방법을 고안했다. 초음파 초점에서 기포 발생 직후, 순간적으로 초점 음향 압력세기를 변화시키면 충격파 산란 효과 없이 기포의 운동성을 제어하고 이로 인해 생체 조직을 보다 정밀하게 파쇄 할 수 있다고 판단했기 때문이다. 그는 음향 시뮬레이션, 초고속 카메라 기반 인체조직 모사 및 동물 실험을 통해 실현 가능성을 검증했다. 그 결과 초점 음향 압력세기를 조절해 충격파 산란 효과없이 초음파 초점에서 수십에서 수백 마이크론 크기를 갖는 수증기 기포를 생성하고, 기포가 일정 시간 동안 지속 가능하도록 제어하고 조절 할 수 있다는 것을 확인했다. 이는 음향압력 세기가 충격파 산란 효과가 발생하기 시작하는 압력보다 낮기 때문인 것으로, 연구팀은 이를 시뮬레이션을 통해 검증했다. 또한, 초음파 초점에서 기존 집속초음파 기술 대비 훨씬 더 정밀한 수십~수백㎛ 단위로 생체조직을 미세하게 파쇄 할 수 있는 것을 동물실험 단계에서 관찰했다. KIST 박기주 박사는 “이번에 개발한 초음파 기술은 기포의 크기 및 지속 시간을 제어하여 조직의 정밀 파쇄가 가능한 신기술이다. 기존 집속초음파 기술의 최대 단점인 충격파 산란 효과에 의한 낮은 정밀도를 보완했을 뿐만 아니라, 기포 운동 및 지속시간 제어를 통한 파쇄 범위 및 강도 조절이 가능하다. 이를 바탕으로 원하는 특정 세포만을 선택하여 파쇄하거나 탈세포화 기반 세포 이식 연구 분야에도 확대 적용이 가능 할 것으로 예상한다.”라고 말하며, “관련 핵심 초음파 기술은 국내 및 미국에 특허 출원 완료했으며, 정밀 수술 및 시술이 가능한 핸드헬드 타입 초음파 의료기기의 상용화를 목표로 후속 연구를 진행중이다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 음향(Acoustics) 분야 최상위 권위지인 ‘Ultrasonics Sonochemistry’ (JCR 분야 상위 1.562%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Control of the dynamics of a boiling vapour bubble using pressure-modulated high intensity focused ultrasound without the shock scattering effect: A first proof-of-concept study - (단독저자) 한국과학기술연구원 박기주 선임연구원 그림 설명 [그림 1] 새로 개발한 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술(가변압력 충격파 히스토트립시) 개념도: Pressure-modulated shockwave histotripsy [그림 2] 가변압력 충격파 히스토트립시에 의해서 발생하는 케비테이션 현상을 초고속카메라를 이용하여 인체조직 모사 실험에서 촬영한 결과 [그림 3] 기포에 의해서 산란되는 초음파와 입사되는 초음파와의 상호간섭을 보여주는 음향시뮬레이션 결과. 충격파 산란 효과가 나타나는 압력 역치(-28 MPa) 보다 낮음 [그림 4] 새로 개발한 가변압력 충격파 히스토트립시 기술에 의해 파쇄된 동물의 간 조직 - 1 pulse 적용 후

- 기포 운동 제어로 기존 집속초음파 기술의 단점인 충격파 산란 효과 극복 - 생체조직 미세하게 제거할 수 있는 비침습 정밀 수술에 적용가능 비침습적 특성을 갖는 다양한 초음파 효과를 이용하여 기존 외과 수술을 대체하려는 시도가 활발하다. 특히 이 가운데 초음파의 초점에서 약 1/100초의 짧은 시간에 생성되는 강력한 기포를(케비테이션) 이용해 주변 생체조직을 칼로 자른 듯 물리적으로 파괴할 수 있는 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술은 기존의 열로 조직을 태워 없애는 하이푸(HIFU) 방식보다 실시간 케비테이션 분석을 통한 치료과정 모니터가 가능하고 치료시간이 짧다는 장점을 갖고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 바이오닉스연구센터 박기주 박사가 가변압력 집속초음파를 이용하여 보다 정밀하고 미세하게 생체 조직을 파쇄할 수 있는 새로운 초음파 수술 기술을 개발 했다고 밝혔다. 박 박사는 기존 집속초음파 생체 조직 파쇄 기술에서 초음파 초점 부위뿐만 아니라 그 주변으로 2차 미세 기포들이 동시 다발적으로 발생되는 충격파 산란효과 원리를 학계 최초로 밝혀낸 바있다. 기존 집속초음파 수술 기술은 생체조직을 물리적으로 파쇄할 수 있다는 장점이 있지만, 충격파 산란효과로 인해 정밀도가 낮아져 주요 장기 및 혈관에 밀접하게 위치한 조직 또는 종양을 제거해야 되는 경우에는 적용하기 어려웠다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 초음파 초점에서의 음향 압력세기를 변화시키는 방법을 고안했다. 초음파 초점에서 기포 발생 직후, 순간적으로 초점 음향 압력세기를 변화시키면 충격파 산란 효과 없이 기포의 운동성을 제어하고 이로 인해 생체 조직을 보다 정밀하게 파쇄 할 수 있다고 판단했기 때문이다. 그는 음향 시뮬레이션, 초고속 카메라 기반 인체조직 모사 및 동물 실험을 통해 실현 가능성을 검증했다. 그 결과 초점 음향 압력세기를 조절해 충격파 산란 효과없이 초음파 초점에서 수십에서 수백 마이크론 크기를 갖는 수증기 기포를 생성하고, 기포가 일정 시간 동안 지속 가능하도록 제어하고 조절 할 수 있다는 것을 확인했다. 이는 음향압력 세기가 충격파 산란 효과가 발생하기 시작하는 압력보다 낮기 때문인 것으로, 연구팀은 이를 시뮬레이션을 통해 검증했다. 또한, 초음파 초점에서 기존 집속초음파 기술 대비 훨씬 더 정밀한 수십~수백㎛ 단위로 생체조직을 미세하게 파쇄 할 수 있는 것을 동물실험 단계에서 관찰했다. KIST 박기주 박사는 “이번에 개발한 초음파 기술은 기포의 크기 및 지속 시간을 제어하여 조직의 정밀 파쇄가 가능한 신기술이다. 기존 집속초음파 기술의 최대 단점인 충격파 산란 효과에 의한 낮은 정밀도를 보완했을 뿐만 아니라, 기포 운동 및 지속시간 제어를 통한 파쇄 범위 및 강도 조절이 가능하다. 이를 바탕으로 원하는 특정 세포만을 선택하여 파쇄하거나 탈세포화 기반 세포 이식 연구 분야에도 확대 적용이 가능 할 것으로 예상한다.”라고 말하며, “관련 핵심 초음파 기술은 국내 및 미국에 특허 출원 완료했으며, 정밀 수술 및 시술이 가능한 핸드헬드 타입 초음파 의료기기의 상용화를 목표로 후속 연구를 진행중이다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 음향(Acoustics) 분야 최상위 권위지인 ‘Ultrasonics Sonochemistry’ (JCR 분야 상위 1.562%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Control of the dynamics of a boiling vapour bubble using pressure-modulated high intensity focused ultrasound without the shock scattering effect: A first proof-of-concept study - (단독저자) 한국과학기술연구원 박기주 선임연구원 그림 설명 [그림 1] 새로 개발한 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술(가변압력 충격파 히스토트립시) 개념도: Pressure-modulated shockwave histotripsy [그림 2] 가변압력 충격파 히스토트립시에 의해서 발생하는 케비테이션 현상을 초고속카메라를 이용하여 인체조직 모사 실험에서 촬영한 결과 [그림 3] 기포에 의해서 산란되는 초음파와 입사되는 초음파와의 상호간섭을 보여주는 음향시뮬레이션 결과. 충격파 산란 효과가 나타나는 압력 역치(-28 MPa) 보다 낮음 [그림 4] 새로 개발한 가변압력 충격파 히스토트립시 기술에 의해 파쇄된 동물의 간 조직 - 1 pulse 적용 후

- 기포 운동 제어로 기존 집속초음파 기술의 단점인 충격파 산란 효과 극복 - 생체조직 미세하게 제거할 수 있는 비침습 정밀 수술에 적용가능 비침습적 특성을 갖는 다양한 초음파 효과를 이용하여 기존 외과 수술을 대체하려는 시도가 활발하다. 특히 이 가운데 초음파의 초점에서 약 1/100초의 짧은 시간에 생성되는 강력한 기포를(케비테이션) 이용해 주변 생체조직을 칼로 자른 듯 물리적으로 파괴할 수 있는 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술은 기존의 열로 조직을 태워 없애는 하이푸(HIFU) 방식보다 실시간 케비테이션 분석을 통한 치료과정 모니터가 가능하고 치료시간이 짧다는 장점을 갖고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 바이오닉스연구센터 박기주 박사가 가변압력 집속초음파를 이용하여 보다 정밀하고 미세하게 생체 조직을 파쇄할 수 있는 새로운 초음파 수술 기술을 개발 했다고 밝혔다. 박 박사는 기존 집속초음파 생체 조직 파쇄 기술에서 초음파 초점 부위뿐만 아니라 그 주변으로 2차 미세 기포들이 동시 다발적으로 발생되는 충격파 산란효과 원리를 학계 최초로 밝혀낸 바있다. 기존 집속초음파 수술 기술은 생체조직을 물리적으로 파쇄할 수 있다는 장점이 있지만, 충격파 산란효과로 인해 정밀도가 낮아져 주요 장기 및 혈관에 밀접하게 위치한 조직 또는 종양을 제거해야 되는 경우에는 적용하기 어려웠다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 초음파 초점에서의 음향 압력세기를 변화시키는 방법을 고안했다. 초음파 초점에서 기포 발생 직후, 순간적으로 초점 음향 압력세기를 변화시키면 충격파 산란 효과 없이 기포의 운동성을 제어하고 이로 인해 생체 조직을 보다 정밀하게 파쇄 할 수 있다고 판단했기 때문이다. 그는 음향 시뮬레이션, 초고속 카메라 기반 인체조직 모사 및 동물 실험을 통해 실현 가능성을 검증했다. 그 결과 초점 음향 압력세기를 조절해 충격파 산란 효과없이 초음파 초점에서 수십에서 수백 마이크론 크기를 갖는 수증기 기포를 생성하고, 기포가 일정 시간 동안 지속 가능하도록 제어하고 조절 할 수 있다는 것을 확인했다. 이는 음향압력 세기가 충격파 산란 효과가 발생하기 시작하는 압력보다 낮기 때문인 것으로, 연구팀은 이를 시뮬레이션을 통해 검증했다. 또한, 초음파 초점에서 기존 집속초음파 기술 대비 훨씬 더 정밀한 수십~수백㎛ 단위로 생체조직을 미세하게 파쇄 할 수 있는 것을 동물실험 단계에서 관찰했다. KIST 박기주 박사는 “이번에 개발한 초음파 기술은 기포의 크기 및 지속 시간을 제어하여 조직의 정밀 파쇄가 가능한 신기술이다. 기존 집속초음파 기술의 최대 단점인 충격파 산란 효과에 의한 낮은 정밀도를 보완했을 뿐만 아니라, 기포 운동 및 지속시간 제어를 통한 파쇄 범위 및 강도 조절이 가능하다. 이를 바탕으로 원하는 특정 세포만을 선택하여 파쇄하거나 탈세포화 기반 세포 이식 연구 분야에도 확대 적용이 가능 할 것으로 예상한다.”라고 말하며, “관련 핵심 초음파 기술은 국내 및 미국에 특허 출원 완료했으며, 정밀 수술 및 시술이 가능한 핸드헬드 타입 초음파 의료기기의 상용화를 목표로 후속 연구를 진행중이다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 음향(Acoustics) 분야 최상위 권위지인 ‘Ultrasonics Sonochemistry’ (JCR 분야 상위 1.562%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Control of the dynamics of a boiling vapour bubble using pressure-modulated high intensity focused ultrasound without the shock scattering effect: A first proof-of-concept study - (단독저자) 한국과학기술연구원 박기주 선임연구원 그림 설명 [그림 1] 새로 개발한 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술(가변압력 충격파 히스토트립시) 개념도: Pressure-modulated shockwave histotripsy [그림 2] 가변압력 충격파 히스토트립시에 의해서 발생하는 케비테이션 현상을 초고속카메라를 이용하여 인체조직 모사 실험에서 촬영한 결과 [그림 3] 기포에 의해서 산란되는 초음파와 입사되는 초음파와의 상호간섭을 보여주는 음향시뮬레이션 결과. 충격파 산란 효과가 나타나는 압력 역치(-28 MPa) 보다 낮음 [그림 4] 새로 개발한 가변압력 충격파 히스토트립시 기술에 의해 파쇄된 동물의 간 조직 - 1 pulse 적용 후

- 기포 운동 제어로 기존 집속초음파 기술의 단점인 충격파 산란 효과 극복 - 생체조직 미세하게 제거할 수 있는 비침습 정밀 수술에 적용가능 비침습적 특성을 갖는 다양한 초음파 효과를 이용하여 기존 외과 수술을 대체하려는 시도가 활발하다. 특히 이 가운데 초음파의 초점에서 약 1/100초의 짧은 시간에 생성되는 강력한 기포를(케비테이션) 이용해 주변 생체조직을 칼로 자른 듯 물리적으로 파괴할 수 있는 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술은 기존의 열로 조직을 태워 없애는 하이푸(HIFU) 방식보다 실시간 케비테이션 분석을 통한 치료과정 모니터가 가능하고 치료시간이 짧다는 장점을 갖고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 바이오닉스연구센터 박기주 박사가 가변압력 집속초음파를 이용하여 보다 정밀하고 미세하게 생체 조직을 파쇄할 수 있는 새로운 초음파 수술 기술을 개발 했다고 밝혔다. 박 박사는 기존 집속초음파 생체 조직 파쇄 기술에서 초음파 초점 부위뿐만 아니라 그 주변으로 2차 미세 기포들이 동시 다발적으로 발생되는 충격파 산란효과 원리를 학계 최초로 밝혀낸 바있다. 기존 집속초음파 수술 기술은 생체조직을 물리적으로 파쇄할 수 있다는 장점이 있지만, 충격파 산란효과로 인해 정밀도가 낮아져 주요 장기 및 혈관에 밀접하게 위치한 조직 또는 종양을 제거해야 되는 경우에는 적용하기 어려웠다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 초음파 초점에서의 음향 압력세기를 변화시키는 방법을 고안했다. 초음파 초점에서 기포 발생 직후, 순간적으로 초점 음향 압력세기를 변화시키면 충격파 산란 효과 없이 기포의 운동성을 제어하고 이로 인해 생체 조직을 보다 정밀하게 파쇄 할 수 있다고 판단했기 때문이다. 그는 음향 시뮬레이션, 초고속 카메라 기반 인체조직 모사 및 동물 실험을 통해 실현 가능성을 검증했다. 그 결과 초점 음향 압력세기를 조절해 충격파 산란 효과없이 초음파 초점에서 수십에서 수백 마이크론 크기를 갖는 수증기 기포를 생성하고, 기포가 일정 시간 동안 지속 가능하도록 제어하고 조절 할 수 있다는 것을 확인했다. 이는 음향압력 세기가 충격파 산란 효과가 발생하기 시작하는 압력보다 낮기 때문인 것으로, 연구팀은 이를 시뮬레이션을 통해 검증했다. 또한, 초음파 초점에서 기존 집속초음파 기술 대비 훨씬 더 정밀한 수십~수백㎛ 단위로 생체조직을 미세하게 파쇄 할 수 있는 것을 동물실험 단계에서 관찰했다. KIST 박기주 박사는 “이번에 개발한 초음파 기술은 기포의 크기 및 지속 시간을 제어하여 조직의 정밀 파쇄가 가능한 신기술이다. 기존 집속초음파 기술의 최대 단점인 충격파 산란 효과에 의한 낮은 정밀도를 보완했을 뿐만 아니라, 기포 운동 및 지속시간 제어를 통한 파쇄 범위 및 강도 조절이 가능하다. 이를 바탕으로 원하는 특정 세포만을 선택하여 파쇄하거나 탈세포화 기반 세포 이식 연구 분야에도 확대 적용이 가능 할 것으로 예상한다.”라고 말하며, “관련 핵심 초음파 기술은 국내 및 미국에 특허 출원 완료했으며, 정밀 수술 및 시술이 가능한 핸드헬드 타입 초음파 의료기기의 상용화를 목표로 후속 연구를 진행중이다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 음향(Acoustics) 분야 최상위 권위지인 ‘Ultrasonics Sonochemistry’ (JCR 분야 상위 1.562%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Control of the dynamics of a boiling vapour bubble using pressure-modulated high intensity focused ultrasound without the shock scattering effect: A first proof-of-concept study - (단독저자) 한국과학기술연구원 박기주 선임연구원 그림 설명 [그림 1] 새로 개발한 집속초음파 기반 생체조직 파쇄 기술(가변압력 충격파 히스토트립시) 개념도: Pressure-modulated shockwave histotripsy [그림 2] 가변압력 충격파 히스토트립시에 의해서 발생하는 케비테이션 현상을 초고속카메라를 이용하여 인체조직 모사 실험에서 촬영한 결과 [그림 3] 기포에 의해서 산란되는 초음파와 입사되는 초음파와의 상호간섭을 보여주는 음향시뮬레이션 결과. 충격파 산란 효과가 나타나는 압력 역치(-28 MPa) 보다 낮음 [그림 4] 새로 개발한 가변압력 충격파 히스토트립시 기술에 의해 파쇄된 동물의 간 조직 - 1 pulse 적용 후

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절

- 하이드로젤로 줄기세포를 감싸 보호하고, 원하는 대로 분화시키는 기술 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 송수창 박사 연구팀은 하이드로젤*로 줄기세포를 잘 감싸서 보호하고, 또, 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 줄기세포 주사 기술을 개발했다고 밝혔다. *하이드로젤(Hydrogel) : 용매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 젤리 모양의 물질 줄기세포는 세포분열을 통한 증식 및 분화과정을 거쳐 자기 자신을 복제하거나 다른 종류의 세포를 생산할 수 있는 특이한 능력을 갖추고 있다. 이러한 능력 덕분에 줄기세포는 세포치료제의 원료로써 난치성, 퇴행성 질환이나 장기재생 등과 관련이 깊은 재생의학 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 미래 의학을 이끌어 나갈 글로벌 차세대 성장 동력으로 부상되고 있다. 기존에 세포치료제로서 개발된 줄기세포는 정맥주사, 복강주사, 치료 부위 직접 주입 등으로 인체 내에 투여되기도 하는데, 이렇게 주입된 치료용 줄기세포들은 그대로 전신에 퍼져 원하는 질환 및 부위에 대한 치료의 효율성이 떨어지는 한계점이 있었다. 또한, 줄기세포들이 체내에 들어오게 되면 험난한 체내 환경과 맞서야 해서 생존율 역시 떨어질 수밖에 없었다. 게다가, 줄기세포를 치료제로 쓰려면 줄기세포를 원하는 대로 분화시켜야 하는데, 줄기세포와 같이 도입된 생체소재에 생리활성기능이 없거나 줄기세포에 단순히 분화 인자를 혼합하는 방법들을 사용할 경우에는 줄기세포를 이용한 조직 맞춤형 치료가 어려웠다. KIST 연구진은 이러한 한계점을 극복하고자 상온에서는 액상 형태였다가 체온에서 빠르게 딱딱한 젤 형태로 변하는 특성을 갖는 하이드로젤로 줄기세포를 감싼 후 주사제재로 사용하였다. 이렇게 개발한 주사의 하이드로젤에는 줄기세포를 원하는 대로 분화시킬 수 있는 생리활성물질들을 자유롭게 도입할 수 있었다. 마치 레고를 조립하는 듯한 방법을 사용하여 생리활성물질들은 하이드로젤에 도입하였는데, 하이드로젤과 다양한 레고 조각(생리활성물질)들의 양과 비율을 손쉽게 조절할 수 있었다. 이에 따라 줄기세포의 생존 및 원하는 분화에 이로운 최적화된 생체 내 환경을 조성하여 조직재생의 효과를 극대화 시켰다. 이를 통하여 체내에서 하이드로젤에 함유된 레고 조각의 조립(생리활성물질의 미세한 조절)에 따라 중간엽 줄기세포의 골, 연골, 지방조직의 재생을 원하는 대로 이루어 냈다. KIST 송수창 박사는 “질환의 종류 혹은 크기에 따라 생리활성물질 종류와 투여량의 변화를 줌으로써 환자 맞춤형 조직재생기술뿐만 아니라 향후 연구를 통하여 면역치료, 항암치료 등으로 적용 범위가 확장될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 주요사업으로 수행되었으며, ‘줄기세포 분화조절 기술’과 ‘줄기세포 연골조직 재생환경 최적화’의 연구 결과가 국제학술지인 ‘Biomaterials’(IF : 10.27, JCR 분야 상위 0.96%) 및 ‘Advanced Science’(IF : 15.80, JCR 분야 상위 4.61%) 최신호에 각각 2건이 게재되었다. * (논문명) 3D hydrogel stem cell niche controlled by host-guest interaction affects stem cell fate and survival rate (*Biomaterials) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 * (논문명) Fine­Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On­Demand Stem Cell Niche (*Advanced Science) - (제1저자) 한국과학기술연구원 홍기현 연구원 (박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 송수창 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 온도감응성 하이드로젤 및 생리활성물질 조절을 통한 맞춤형 조직재생 [그림 2] 생체 내 줄기세포 생리활성물질 종류 및 투여량 조절