생체조직공학을 위한 3차원 스케폴드의 제작 기술 개발 동향

박수아,민태진,김근형,Park, Su-A,Min, Tae-Jin,Kim, Geun-Hyeong 재료연구소 2006 機械와 材料 Vol.18 No.3

바이오융합 및 의료기기 산업

박수아,이준희,김완두,Park, Su A,Lee, Jun Hee,Kim, Wan Doo 대한기계학회 2017 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.5 No.1

바이오융합 및 의료기기 산업은 의학과 전기, 전자, 기계, 재료 등 공학이 융합되는 다학제간 응용기술 산업분야이다. 바이오 융합 및 의료기기를 이용해 인간의 삶의 질 향상을 목표로 하고 있으며 제품에 대한 인지도와 브랜드 파워가 매우 중요한 산업이다. 그러나, 자본/기술 의존형 산업으로 제품의 개발부터 생산까지 소요되어지는 기간이 길고 개별 제품의 시장 규모가 작고 수명주기가 짧다고 할 수 있다. 따라서 연구개발에 대한 지속적인 투자가 요구되어지는 산업으로 국가적인 차원에서 바이오벤처 기업들을 위해 기술적 지원, 제도적 뒷받침, 인력 양성 등의 산업생태계 전반을 활성화하고자 하는 노력이 필요하다. Bio-fusion and medical device industry is the multidisciplinary engineering application technology industries, which are fused, such as electricity, electronics, machinery, materials. It aims to improve the quality of human life by using bio-fusion and medical devices, and is an important industry recognition and brand power for the product. However, there is a period that is required from the development of products with technology-dependent industries. Therefore, it is necessary to have continuous effort for industrial investment in research and development at the national level including technical support, institutional support, and human resources.

조직공학을 위한 생체모사용 스캐폴드 개발

박수아 ( Su A Park ),이준희 ( Jun Hee Lee ),김완두 ( Wan Doo Kim ) 한국고무학회 2009 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.44 No.2

조직공학은 기능을 상실한 인체를 대체하거나 복원하기 위해 인공대체품을 개발하기 위한 중요한 학문이다. 특히, 세포가 자랄 수 있는 지지체 역할을 하는 스캐폴드는 조직공학 연구를 위한 중요한 부분을 차지하고 있다. 그래서, 3차원 조직공학용 스캐폴드 개발을 위한 다양한 제조 방법을 소개하고자 하였다. 스캐폴드의 일반적인 제조방법으로는 염침출법(solvent-casting particulate-leaching), 염 발포법 (gas foaming/salt leaching), fiber meshes/fiber bonding 법, 상분리법 (phase separation), melt moulding 법, 동결 건조법 (freeze drying)이 있으며, 넓은 표면적을 가진 스캐폴드 개발방법으로 전기방사법이 알려져 있다. 또한, 최근에는 스캐폴드 내부의 균일한 세포의 침투를 유도하기 위해 적당한 공극크기를 조절하고 우수한 공극률을 가진 스캐폴드를 개발하고자 stereo-lithography (SLA), selective laser sintering (SLS), fused deposition modeling (FDM), 및 3D printing (3DP)와 같은 다양한 solid freeform fabrication (SFF) 기술이 개발 되어지고 있다. Tissue engineering is a research field for artificial substitutes to improve or replace biological functions. Scaffolds play a important role in tissue engineering. Scaffold porosity and pore size provide adequate space, nutrient transportation and cell penetration throughout the scaffold structure. Scaffold structure is directly related to fabrication methods. This review will introduce the current technique of 3D scaffold fabrication for tissue engineering. The conventional technique for scaffold fabrication includes salt leaching, gas foaming, fiber bonding, phase seperation, melt moulding, and freeze drying. These conventional scaffold fabrication has the limitations of cell penetration and interconnectivity. In this paper, we will present the solid freeform fabrication (SFF) such as stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), and fused deposition modeling (FDM), and 3D printing (3DP).

닥나무 추출물의 항산화 활성 및 성분 분석

박수아 ( Su Ah Park ),하지훈 ( Ji Hoon Ha ),박수남 ( Soo Nam Park ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.2

In this study, the antioxidative activities and component analysis of Broussonetia kazinoki SIEB (B. kazinoki). extracts were investigated. B. kazinoki extract showed the effective free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) scavenging activity (FSC50=8.53μg/mL). Reactive oxygen species (ROS) scavenging activity (OSC50) of the ethyl acetate fraction of B. kazinoki. extracts in the luminol-dependent Fe 3+-EDTA/H2O2 system was 1.69μg/mL. The ethyl acetate fraction of B. kazinoki. extracts also exhibited more prominent cellular protective effects (τ50, 183.3min at 10μg/mL) than that of typical antioxidant α-tocopherol (τ50=38.00min) in the 1O2-induced photohemolysis of human erythrocytes. Components of the ethyl acetate fraction obtained from B. kazinoki extracts were analyzed by TLC, HPLC chromatogram, LC/ESI-MS/MS and 1H-NMR. Consequently, Components, components were identified as the kazinol J of kazinol series and luteolin (2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-4-chromenone) of flavonoid series having antioxidant activities. These results indicate that extract/fraction of B. kazinoki can be used as antioxidants in biological systems, particularly skins exposed to UV radiation by quenching and/or scavenging 1O2 and other ROS, and protecting cellular membranes against ROS. Thus, the extract/fraction of B. kazinoki could be applicable to new cosmeceuticals.

조형가공기술을 이용한 인공지지체의 수산화나트륨 개질 효과

박수아(Su A Park),이정복(Jung Bok Lee),김양은(Yang Eun Kim),김지은(Ji Ein Kim),권일근(Il Keun Kwon),이준희(Jun Hee Lee),김완두(Wan Doo Kim),김형근(Hyung Keun Kim),김미은(Mi Ein Kim),이준식(Jun Sik Lee) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.6

조직공학에서이 인공지지체는 세포으 부착과 증식 및 분화가 잘 되어야 하고, 우수한 생체친화성 및 생분해성을 지녀야 한다. 다양한 인공지지체 제작 방법이 시도되어지고 있으며, 최근들어 3D 프린팅 기술을 이용한 방식이 활발하게 연구되어지고 있다. 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)은 낮은 녹는점을 가지고 있어 3D 프린팅하기에 우수한 생체적합 고분자 합성재료이다. 본 연구에서는 3D 프린팅 기술을 이용하여 3차원 PCL 인공지지체를제작하였고, 지지체의 표면개질을 위해 수산화나트륨(NaOH)을 이용하였다. 표면개질된 인공지지체의 표면특성을SEM으로 확인한 결과, 수산화나트륨을 처리한 PCL 인공지지체가 처리하지 않은 PCL 인공지지체에 비해 거칠기가증가함을 보였으며, 접촉각 측정을 통해 친수성이 증가함을 확인하였다. In vitro 실험결과, 수산화나트륨을 처리한PCL 인공지지체가 처리하지 않은 PCL 인공지지체에 비해 세포의 증식과 분화가 증가함을 보였고, 세포의 부착 모습은 균일하고 밀집된 형태로 부착됨을 확인하였다. 따라서 조형가공기술을 이용하여 수산화나트륨을 처리한 표면개질된 PCL 인공지지체를 제작하고 분석함으로써, 세포적합성을 통해 체내 인공지지체 개발 적용 가능성을 제시하였다. Scaffolds of tissue engineering should be biocompatible and biodegradable for cell attachment, proliferationand differentiation. In the various scaffold fabrication, 3D printing technique can make the three dimensional scaffoldwith interconnected pores for cell ingrowth. Polycaprolactone (PCL) is biodegradable polyester with a low melting temperatureand has been approved by the Food and Drug Administration (FDA). In this study, PCL scaffold was fabricatedby 3D bioprinting system and surface modification of PCL scaffold was controlled by NaOH treatment. Morphologicalchange and wetability of NaOH-treated scaffold were observed by SEM and contact angle measurement system. Theremnant of PCL treated with NaOH was measured by ATR-FTIR. In vitro study of scaffolds was evaluated with WST-1 and ALP activity assay. NaOH treatment of PCL scaffolds increased surface roughness, hydrophilicity, cell proliferationand osteogenic differentiation. These results indicate that NaOH-treated PCL scaffold made by 3D bioprinting has tissueengineered potential for the development of biocompatible material.

황칠나무 잎 추출물의 세포 항산화 활성과 미백활성 측정

박수아 ( Park Su Ah ),박준 ( Jun Park ),박찬일 ( Chan Il Park ),지영종 ( Young Jong Jie ),황윤찬 ( Yun Chan Hwang ),김용현 ( Yong Hyun Kim ),전소하 ( So Ha Jeon ),이혜미 ( Hye Mi Lee ),하지훈 ( Ji Hoon Ha ),김경진 ( Kyeong Jin Ki 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.4

본 연구에서는 황칠나무 잎 추출물의 HaCaT 세포에서의 항산화 활성과 B16F1 melanoma 세포에서의 미백활성을 측정하였다. HaCaT 세포를 이용한 실험에서, 황칠나무 잎 추출물의 에틸아세테이트 분획과 아글리콘 분획은 각각 50 및 25 μg/ml의 농도 이하에서 독성을 나타내지 않았다. UVB 800 mJ/cm2를 HaCaT 세포에 조사하였을 때, 황칠나무 잎 추출물은 농도 의존적으로 자외선으로부터 세포를 보호하였다. 10 mM의 H2O2 및 4 μM의 rose bengal을 HaCaT 세포에 처리하였을 때, 에틸아세테이트 분획(6.25~50 μg/ml) 및 아글리콘 분획(6.25~25 μg/ml)은 우수한 세포 보호 효과를 나타내었다. 황칠나무 잎 추출물의 B16F1 melanoma 세포에서의 미백활성을 측정한 결과, 미백제로 알려진 알부틴 보다 더 우수한 멜라닌 합성 저해 활성을 보였다. 이상의 결과들은 황칠나무 잎 추출물이 ROS에 대항하여 세포를 보호함으로써 생체계, 특히 태양 자외선에 노출된 피부에서 세포 보호제 및 천연항산화제로서 작용할 수 있음을 가르키며, α-MSH로 유도된 멜라닌 생합성 저해 효과로부터 황칠나무 잎 추출물이 새로운 미백 화장품의 원료로써 이용 가능함을 알 수 있다. In this study, we investigated the antioxidant activities on HaCaT and the whitening effects on B16F1 melanoma cells of Dendropanax morbifera leaf extract. In an antioxidative activity assay using HaCaT cells, the ethyl acetate (50 μg/ml) and aglycone fractions (25 μg/ml) of the D. morbifera leaf extract didn`t exhibit any characteristics of cytotoxicity. When HaCaT cells were exposed to a single large dose (800 mJ/cm2) of UVB, the extracts protected the cells against UVB radiation. When HaCaT cells were treated with 10 mM H2O2 and 4 μM rose bengal, the ethyl acetate (6.25~50 μg/ml) and aglycone (6.25~25 μg/ml) fractions protected the cells against oxidative damage in a concentration dependent manner. When the whitening effects of D. morbifera leaf extract were tested in melanoma B16/F1 cells treated with the a-melanocyte stimulating hormone (α-MSH), the extracts inhibited α-MSH-stimulated intra/extracellular melanogenesis in a concentration dependent manner. The inhibitory effects of the ethyl acetate and aglycone fractions of D. morbifera leaf extract were 21% and 44% at 25 μg/ml, respectively. Both are more effective than arbutin (15% at 25 μg/ml) which is known as a whitening agent. These results indicate that fractions of the D. morbifera leaf can function as cell protectants and natural antioxidants in biological systems, particularly skins exposed to UV radiation by quenching and/or scavenging 1O2 and other ROS, and protecting cells against ROS. In addition, fractions of the D. morbifera leaf can be applied to new whitening cosmetics because of their inhibitory effects on α-MSH stimulated melanogenesis in B16F1 melanoma cells.

Development and application of 3D printing in biomedical field

Su A Park(박수아) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11

기계적 인장 자극으로 인한 마이크로패턴화된 실리콘 표면에서 세포 거동 연구

박수아(Su A Park),김인애(In Ae Kim),이용재(Yong Jae Lee),신지원(Ji Won Shin),김완두(Wan Doo Kim),신정욱(Jung-Woog Shin) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

Ligament can be easily damaged through sports and daily activities. In this study, human ligament fibroblasts were cultivated on the micropatterned silicone surfaces and subjected to mechanical stretch to simulate the in vivo biomechanical environment of ligament healing. Cell experiments indicated that the cell arrangement was changed by micropatterned silicone surface and mechanical stretch. This study may have potentials for tissue engineering and other biomedical applications of biomaterials.

Tyrosinase 및 TRP-2의 발현 억제를 통한 황칠나무 잎 추출물의 Melanin 생성 저해 효과

박수아 ( Su Ah Park ),이혜미 ( Hye Mi Lee ),하지훈 ( Ji Hoon Ha ),전소하 ( So Ha Jeon ),박수남 ( Soo Nam Park ) 한국공업화학회 2014 공업화학 Vol.25 No.5

Dendropanax morbifera (D. morbifera) grows in the southern coastal areas and on Jeju Island in Korea. In this study, D. morbifera leaf extract was investigated to determine the mechanism of its whitening effect. The inhibitory activities of theextract on melanogenesis were tested in B16 melanoma cells treated with the α-melanocyte stimulating hormone (α-MSH). D. morbifera leaf extracts remarkably decreased the melanin content at 25 and 50 μg/mL. The extracts significantly inhibitedthe intracellular tyrosinase activity and protein expression of tyrosinase and tyrosinase related protein-2 (TRP-2). In conclusion,D. morbifera leaf extracts would show a whitening effect by inhibiting intracellular tyrosinase activities and the expressionof enzymes directly involved in the melanin biosynthesis. The results indicate that fractions of D. morbifera leafextracts show potential for application as a whitening agent in the new whitening cosmetics.

조직공학용 스캐폴드 개발을 위한 조형가공기술의 적용

박수아 ( Su A Park ) 조선대학교 공학기술연구원 2010 공학기술논문지 Vol.3 No.1

Tissue engineering has researched as a field to replace tissues and organ lost by disease or trauma. Recently, tissue engineered scaffold fabrication for tissue substitutes was developed by rapid prototyping (RP) system using solid freeform fabrication (SFF) technology. The scaffolds fabricated by RP system have interconnetecd pore, variable mechanical property, controllable pore size and porosity. The pore structure provides space for cell migration and adhesion. In this paper, we discuss the various SFF technique and introduce the three-dimensional (3D) scaffold using RP system.