재생 의학을 발전시킬 수 있는 펩타이드 3D 프린팅 잉크

[아름이]

재생 의학을 발전시킬 수 있는 펩타이드 3D 프린팅 잉크
연구실은 조직 성장, 질병 연구를 위한 세포 발판을 만드는 새로운 문을 엽니다.
날짜:
2023년 2월 7일
원천:
라이스 대학교
요약:
젤리처럼 부드러운 재료를 사용하여 셀을 수용하기 위한 복잡한 구조를 어떻게 구축합니까? 연구원들은 새로운 3D 프린팅 잉크로 해답을 찾았습니다.

젤리처럼 부드러운 재료를 사용하여 셀을 수용하기 위한 복잡한 구조를 어떻게 구축합니까? 라이스 대학교 과학자들은 답을 가지고 있으며, 이는 재생 의학 및 일반 의학 연구의 잠재적인 도약을 나타냅니다.

Rice의 Jeffrey Hartgerink 연구실 연구원들은 자가 조립 펩타이드 잉크를 사용하여 잘 정의된 구조를 3D 프린팅하는 방법을 알아냈습니다. Adam Farsheed는 "결국 목표는 세포로 구조를 인쇄하고 페트리 접시에서 성숙한 조직을 성장시키는 것입니다. 그런 다음 이러한 조직을 이식하여 부상을 치료하거나 질병이 어떻게 작용하는지 배우고 약물 후보를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다. Rice 생명 공학 대학원생이자 Advanced Materials에 게재된 연구의 주 저자.

Farsheed는 "인체에는 단백질을 구성하는 20개의 자연 발생 아미노산이 있습니다."라고 말했습니다. "아미노산은 레고 블록처럼 더 큰 사슬로 함께 연결될 수 있습니다. 아미노산 사슬이 50개 아미노산보다 길면 단백질이라고 하고, 이 사슬이 50개 아미노산보다 짧으면 펩티드라고 합니다. 이 작업에서, 우리는 3D 프린팅 잉크의 기본 재료로 펩타이드를 사용했습니다."

Hartgerink와 협력자들이 개발한 이러한 "다중 도메인 펩티드"는 한 쪽은 소수성이고 다른 쪽은 친수성이 되도록 설계되었습니다. Farsheed는 물에 넣으면 "분자 중 하나가 다른 분자 위로 뒤집혀서 우리가 소수성 샌드위치라고 부르는 것을 만들 것"이라고 말했습니다.

이 샌드위치는 서로 쌓이고 긴 섬유를 형성한 다음 조직 공학, 소프트 로봇 공학 및 폐수 처리와 같은 광범위한 응용 분야에 유용할 수 있는 젤라틴 질감의 수성 재료인 하이드로겔을 형성합니다.

멀티도메인 펩티드는 신경 재생, 암 치료 및 상처 치유에 사용되어 왔으며 살아있는 유기체에 이식할 때 높은 수준의 세포 침윤 및 조직 발달을 촉진하는 것으로 나타났습니다.

"우리는 멀티도메인 펩타이드가 체내에 안전하게 이식될 수 있다는 것을 알고 있습니다."라고 Farsheed는 말했습니다. "하지만 이 프로젝트에서 내가 하고자 했던 것은 다른 방향으로 나아가서 이 펩타이드가 훌륭한 3D 프린팅 잉크라는 것을 보여주는 것이었습니다.

"우리 재료가 너무 부드럽기 때문에 직관적이지 않을 수 있지만 다중 도메인 펩타이드가 자체 조립 방식 때문에 이상적인 잉크 후보라는 것을 알았습니다."라고 그는 계속 말했습니다. "우리의 재료는 치약이 튜브 밖으로 밀려나올 때 좋은 섬유를 형성하는 것과 유사하게 변형된 후 재조립할 수 있습니다."

Farsheed의 기계 공학 배경은 자신의 가설을 테스트할 때 틀에 얽매이지 않는 접근 방식을 취할 수 있게 해주었습니다.

"나는 3D 프린팅에 더 잘 적응하도록 재료를 화학적으로 수정하는 대신 단순히 더 많은 재료를 추가하면 어떤 일이 일어날지 테스트하는 무차별 공학적 접근 방식이 더 많았습니다."라고 그는 말했습니다. "집중력을 4배 정도 높였는데 효과가 아주 좋았습니다.

"다른 자가 조립 펩타이드를 사용하여 3D 프린팅하려는 시도는 소수에 불과하며 그 작업은 모두 훌륭하지만 자체 조립 펩타이드 시스템을 사용하여 이러한 복합체를 성공적으로 3D 프린팅한 것은 이번이 처음입니다. 구조"라고 Farsheed는 계속 말했습니다.

구조는 양전하 또는 음전하 다중 도메인 펩타이드로 인쇄되었으며 구조에 배치된 미성숙 근육 세포는 전하에 따라 다르게 행동했습니다. 세포는 음전하를 띤 기질 위에 둥글게 남아 있는 반면, 양전하를 띤 물질 위에서는 세포가 퍼져 성숙하기 시작했습니다.

Farsheed는 "구조적 복잡성과 화학적 복잡성을 모두 사용하여 세포 행동을 제어할 수 있음을 보여줍니다."라고 말했습니다.

Hartgerink는 화학 및 생명 공학 교수이자 학부 연구 부교수입니다. Farsheed는 생명공학 대학원생이자 이 연구의 주 저자입니다. 추가 연구 공동 저자는 학부생 Adam Thomas와 대학원생 Brett Pogostin입니다.

National Institutes of Health(R01 DE021798)와 National Science Foundation 대학원 연구 친교 프로그램이 연구를 지원했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/