나노구슬 크기에 따라 신경세포 성장 달라진다

국내연구진 규명, 신경재생·신경보철 등 의공학적 이용 가능

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[아시아경제 정종오 기자]나노구슬기판 위에 놓인 신경세포가 구슬의 크기에 따라 촉색돌기 성장이 촉진되는 것으로 밝혀졌다. 이를 이용하면 신경세포의 발달을 가속화시킬 수 있다. 신경 재생에 이용할 수 있어 의공학적 응용 가능성을 열었다.

국내 연구팀은 크기를 달리하는 실리카 나노구슬이 정렬된 기판 위에서 신경세포를 배양한 결과 구슬의 크기가 200nm 이상에서 1㎛까지 커질수록 신경세포의 축색돌기가 더 길게 자라난다는 사실을 파악했다.

나노구슬이 배열된 굴곡이 있는 기판 위에서 자라는 신경세포의 발달가속화 현상의 원인을 규명한 것이다. 신경세포가 표면지형을 인지하는 기작을 새롭게 제시함으로써 앞으로 신경세포의 발달조절을 통한 나노기술의 의공학적 응용가능성을 높일 것으로 기대된다.

신경세포의 성장을 제어할 수 있게 되면 신경재생은 물론 신경보철 등으로 응용할 수 있다. 현재 이 분야에서는 화학, 의공학, 전자공학 등 분야에서 신경세포와 인공표면 간의 인터페이스에 대한 융합연구가 활발하다. 신경보철(neuroprosthetics)은 뇌 속 손상된 부위의 역할을 대신하기 위해 삽입되는 인공물을 말한다.

이번 연구는 표면의 요철이 심할수록 신경세포가 더욱 빠르게 자란다는 사실을 밝혀 신경세포와 배양환경, 상호작용에 대한 실마리를 제공했다. 앞으로 신경세포 발달조절은 물론 신경재생, 신경보철 및 인공생체회로 등을 위한 기반기술로 활용될 것으로 기대된다.

구슬이 커질수록 구슬 사이에 매달리는 신경돌기의 부분이 커지고 결과적으로 자라나는 신경돌기 끝에 더 많은 중력이 작용하면서 액틴이 사슬을 형성하는 것을 촉진시킨다는 것이다.

이번 연구는 카이스트 화학과 최인성 교수, 카이스트 바이오및뇌공학과 남윤기 교수, 숙명여대 화학과 이진석 교수 연구팀이 공동으로 수행했다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업, 중견연구자지원사업, 미래유망융합기술파이오니어사업, 나노소재원천기술개발사업 등의 지원으로 이뤄졌다.

연구결과는 화학분야 국제학술지 앙게반테 케미지 3월 5일자 온라인판에 표지논문( 논문명 Cytoskeletal Actin Dynamics are Involved in Pitch-Dependent Neurite Outgrowth on Bead Monolayers )으로 발표됐다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr