Rapid, high-throughput and direct molecular beacon delivery to human cancer cells using a nanowire-incorporated and pneumatic pressure-driven microdevice = 암세포 내 고속 고효율 분자 비콘 전달을 위한 나노와이어 집적화된 공압 구동 마이크로 칩 개발

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 257
  • Download : 0
암은 높은 사망률을 차지하고 있는, 대표적인 불치병이다. 알려진 대로, 암환자의 생존율에 있어 조기 진단은 매우 중요한 요소이다. 늦은 진단과 치료는 환자의 생존율을 크게 낮출 뿐 아니라 고통스러운 치료를 야기한다. 조기 진단을 위해, 종양 세포 혹은 암세포 내에 존재하는 적절한 biomarker와 이를 감지할 수 있는 probe의 활용은 필수적이다. Survivin mRNA는 종양 세포 내에서 높은 발현율을 보이는 mRNA로, 암 진단에 있어 효과적인 biomarker로 활용할 수 있으며, 세포 기질 내에 존재한다. Survivin을 감지하기 위해, probe의 효과적인 세포 내 전달 방법의 개발이 필요하다. 이로부터, 암세포 내 분자 비콘 전달을 위한, 나노와이어가 집적화된 마이크로 칩을 개발하였다. 본 연구에서 사용된 마이크로 칩은 위에서부터, 상단부 manifold, 중단부 PDMS mem-brane, 그리고 나노와이어가 패터닝된 마이크로채널이 있는 하단부의 3층 구조로 제작되었다. 공압 구동 마이크로펌프의 기능을 통해, 나노와이어는 세포들을 직접적으로 관통하여 분자 비콘의 직접 전달을 가능케 한다. 분자 비콘은 단일 가닥 oligonucleotide의 이차원 구조체로, 특정 염기 서열을 가진 DNA를 감지하는 데 널리 이용되는 물질이다. 한편, 나노와이어는 MEMS 기술과 융합되어 전자공학, 기계공학, 생명공학, 화학공학 등 여러 분야에서 다양하게 응용되고 있는 나노구조체로서, 합성 및 크기의 조절이 용이하며, 여러 재료 표면에 합성하여 사용 가능한 장점을 가지고 있다. 나노와이어를 활용하여 물질을 전달하는 연구에 있어, 나노와이어 표면에 목표 물질을 고정하고 주입하는 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 이황화 결합을 통해 성공적으로 나노와이어 표면에 분자 비콘을 고정화시킬 수 있었다. 세포가 마이크로채널 내에 주입된 후에 마이크로펌프를 구동시키면 칩 상단부의 manifold를 통해 압력이 가해지게 되고, 이에 따라 PDMS membrane은 마이크로채널 내 세포들에게 압력을 가한다. 이에 따라, 마이크로채널 바닥에 패터닝된 나노와이어는 세포를 관통한다. 세포 내부의 환원 특성으로 인해 적정 시간 이후에 이황화 결합은 소멸되며, 분자 비콘은 나노와이어 표면을 벗어난다. 세포 내 주입된 분자 비콘은 목표 물질인 sur-vivin mRNA를 만나 결합하여 이중 나선 구조를 이루게 되고, 이로부터 형광 신호를 관찰하였다. 또한 공압 구동 마이크로펌프의 압력 조절을 통하여 나노와이어의 세포 관통 정도를 조절하였으며, cell viability test를 통해 적절한 압력 조건을 설정하였다. 마지막으로 survivin의 발현을 돕는 약물인 docetaxel의 농도별 처리를 통해 농도에 따라 증가된 형광 강도를 관찰할 수 있었으며, 이를 통해 샘플 간 상대적 survivin의 발현 정도를 수치화시킬 수 있었다. 나노와이어 표면에는 분자 비콘 뿐 아니라 유전자, 약물 등 여러 전달 물질을 고정화시킬 수 있다. 본 연구에서 개발한 칩은 적절한 목표 물질과 전달 물질의 설정을 통해 그 활용 범위를 더 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.
Advisors
Seo, Tae Seokresearcher서태석researcher
Description
한국과학기술원 :생명화학공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과, 2015.2 ,[vi, 34 p :]

Keywords

Microdevice; Molecular Beacon; Zinc Oxide Nanowire; Survivin mRNA; Fluorescence; Pneumatic Pressure; MCF-7; 마이크로 칩; 나노와이어; 분자 비콘; docetaxel; survivin mRNA; 암세포; 공압 구동 마이크로밸브; 이황화 결합; 고정화; 형광 신호

URI
http://hdl.handle.net/10203/206361
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=608366&flag=dissertation
Appears in Collection
CBE-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0