생체분자 및 전기 자극에 반응하는 인공근육 연구

Abstract

본 연구의 목표는 탄소나노튜브를 기반으로 한 글루코오스에 반응하는 생체인공근육 시스템 개발과 심근세포를 활용한 인공근육의 구동이다. 글루코오스에 반응하는 인공근육은 글루코오스가 글루코오스 산화제와 만났을 때 글루코오스락톤으로 분해되며 열이 발생하는 원리를 이용하여 부피팽창을 유도하였다. 이 반응에서 발생하는 반응열을 니팜 폴리머로 받아들여 부피 수축/팽창 할 수 있도록 구성하였다. 이렇게 만들어진 인공근육은 생체 버퍼 안에서 외부 전원 없이 글루코오스 농도에 따라 구동할 수 있고 움직임도 조절할 수 있다. 심근세포를 활용한 인공근육은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜) 처리한 탄소나노튜브 시트위에 쥐의 심근세포를 성장, 분화시켜 생체 모방형 움직임을 구현하였다. 특히 탄소나노튜브의 나노 크기의 주행방향을 따라 세포가 분화하여 정렬 정도를 90% 이상으로 높였고, 이를 활용하여 기존에 연구된 세포기반의 인공근육들보다 더 많은 움직임을 보여준다. 이 결과들은 글루코오스의 농도에 따라 필요한 약물을 전달하는 인체 삽입형 약물전달시스템의 가능성을 보여주었고, 더 나아가 세포를 활용한 인공근육 재료의 확대로써 새로운 가능성을 보여준다.