fm

Size: px

Start display at page:

Download "fm"

유선 평
4 years ago
Views:

1 Polymer(Korea), Vol. 41, No. 2, pp (2017) ISSN X(Print) ISSN (Online) 다층하이드로젤자가접힘에따른생체로봇설계및특성분석 조성우 # 신성규 # 김희진 한사라 정재현 숭실대학교화학공학과 (2016 년 12 월 19 일접수, 2016 년 12 월 30 일수정, 2016 년 12 월 31 일채택 ) Self-folding of Multi-layered Hydrogel Designed for Biological Machine Sung Woo Cho #, Sung Gyu Shin #, Hee-Jin Kim, Sa Ra Han, and Jae Hyun Jeong Department of Chemical Engineering, Soongsil University, 369 Sangdo-ro, Dongjak-gu, Seoul 06978, Korea (Received December 19, 2016; Revised December 30, 2016; Accepted December 31, 2016) 초록 : 다층하이드로젤을사용하여자가변환이가능한생체로봇을설계하였다. 온도에따른팽윤비차이를이용하여 37 o C 에서자가접힘에의해 5.3 mm 의곡률반경을갖는생체로봇의다리부분을제조하였다. 미세접촉프린팅 (µcp) 방법으로세가지다른형태로파이브로넥틴이패턴된하이드로젤을제조하여근관세포로의분화및정렬에미치는영향을확인하였다. 생체로봇은 3D printer 를이용하여다리부분은두층으로몸통부분은단층으로구성된 3 차원구조로제조하였다. 다리부분에원형패턴으로분화된근관세포의수축력은 0.31±0.32 µn 값을보인반면, 100 µm 두께의선형패턴으로분화된근관세포의수축력은 1.12±0.30 µn 값을보여약 3.6 배강한것을확인할수있었다. 다층하이드로젤기반의자가변환생체로봇은약물전달, 조직공학, 환경공학및생체모방공학분야에다양하게활용될수있다. Abstract: The biological machine was designed to self-transform using a multi-layered hydrogel. The biological machine legs consisting of two layers with different swelling ratios were fabricated to have 5.3 mm of radius of curvature by selffolding assembly at 37 o C. The hydrogels patterned with three different geometries by the micro-contact printing could influence the differentiation process and alignment of C2C12 skeletal myoblasts. The cells on the linear patterns resulted in the 3.6-fold increase of the contractile force with 1.12±0.30 μn, as compared to the cells on the circle patterns with 0.31±0.32 μn of contractile force. Overall, this new strategy to prepare the biological machine with the multi-layered hydrogel would be actively used in drug delivery, tissue engineering, environmental engineering, and biomimetic engineering, etc. Keywords: hydrogel, biological machine, self-folding, contractile force. 서 살아있는세포와같은생체물질을유연하면서도충분한강도를가지는연성물질 (soft materials) 에결합하여다양한생명체의메커니즘을구현하고자하는생체로봇 (biological machine) 에대한연구가활발히진행되고있다. 1-7 최근, 고분자탄성중합체 (polydimethylsiloxane, PDMS) 로구성된몸체에심근세포 (cardiomyocyte) 를배양하여만든가오리형태의생체로봇연구가 Science 지에소개되었다. 8 심근세포에광감성이온채널단백질 (ChR2) 이발현하도록유전자조작을가하여, 광자극이가오리의날개에주어지면방향전환도가 론 # Equally contributing authors to this work To whom correspondence should be addressed. nfejjh@ssu.ac.kr 2017 The Polymer Society of Korea. All rights reserved. 능토록설계하였다. 또한골격근 (skeletal muscle) 세포를사용한연구도활발히진행되고있으며생체물질복합체와 3 차원프린팅방식으로다양한형태의생체로봇이개발되었다. 9 이러한세포기반의생체로봇은내부동력기관없이구동이가능하기때문에소형화가필수인다양한응용분야에서주목받고있다. 생체로봇개발에있어서가장중요한요소중하나는세포와로봇몸체로사용된연성물질간의결합력을최적화하여로봇의작동효율을높이는것이다. 때문에생체내세포외기질 (extracellular matrix, ECM) 의물성을모사할수있는하이드로젤 (hydrogel) 이생체로봇몸체의연성물질로대두되고있다. 10 하이드로젤은일반적으로친수성고분자가 3 차원망상구조 (3D network structure) 를이루어내부에다량의수분을함유할수있도록고안된물질이다. 그구조및물성이생체내세포외기질과유사하기때문에조직공학, 약물전달및 346

2 다층하이드로젤자가접힘에따른생체로봇설계및특성분석 347 Figure 1. Schematic description of preparing the biological machine by self-folding assembly. Process flow diagram depicting an array of fabricated biological machine with multi-layered hydrogel and differentiation of C2C12 myoblasts (a-f). 식품산업등다양한분야에폭넓게응용되고있다. 고분자의종류, 농도, 가교도 (degree of cross-linking) 를조절하면적용세포또는생체로봇설계에맞는강도 (stiffness) 및팽윤비 (swelling ratio) 를갖도록하이드로젤의기계적물성을제어할수있다. 11 본연구에서는다층 (multi-layered) 하이드로젤을사용하여자가변환 (self-transformation) 이가능한생체로봇을설계하였다. Figure 1 에서보는것처럼생체로봇의다리부분은단층으로구성된몸체부분과달리, 온도민감성하이드로젤을포함하는다층하이드로젤로제조하였다. 온도에따른팽윤비차이를이용하여다리부분은작동온도에서자가접힘 (selffolding) 이일어나게설계하였다. 온도민감성분자의도입정도를조절하여자가접힘에의한다리부분곡률 (curvature) 을제어하였고근아세포 (myoblasts) 를접목하여구동가능한생체로봇을제조할수있었다. 생체로봇에도입된근아세포는증식하게되면전기자극에의해일정한박동으로수축하고이완하는근관세포 (myotube) 로분화 (differentiation) 한다. 이를토대로, 본연구에서는위의내용뿐아니라근관세포의정렬 (alignment) 정도를제어하여다층하이드로젤의구동능력또한최적화할수있었다. 본연구에서제조한다층하이드로젤기반의자가변환생체로봇은약물전달, 조직공학, 환경공학및생체모방공학분야에다양하게활용될수있다. 실 다층하이드로젤제조. 단량체로아크릴아마이드 (acrylamide, AAm, Sigma) 와가교제로메틸렌비스아크릴아마이드 (N,N'- methylenebisacrylamide, MBA, Sigma) 를사용하여생체로봇의몸체인다층하이드로젤을제조하였다. 온도민감성하이드로젤을제조하기위해이소프로필아크릴아마이드 (Nisopropylacrylamide, NIPAM, Sigma) 를접목하였다. 12,13 험 NIPAM 을포함한하이드로젤은 AAm 과 NIPAM 의총농도를 10%(w/v) 로고정하고 NIPAM 의농도를 0~10%(w/v) 로조절하여제조하였고용매로는증류수를사용했다. 개시제는 Irgacure2959(Sigma) 를사용하여 dimethyl sulfoxide(dmso, Sigma) 에 10% 용액을만들어젤용액 (pre-polymer solution) 에최종농도가 0.2% 가되도록첨가했다. 이후 DLP 3D printer(space D, 3D Factory) 를이용하여광중합으로다층하이드로젤을제조하였다. 다층하이드로젤분석. 제조한하이드로젤은증류수에최소 12 시간이상담가충분히팽윤시킨후하이드로젤의무게 (W s ) 를측정하였고이것을다시 60 o C 에서최소 6 시간이상건조시킨후무게 (W d ) 를측정하여팽윤비 (Q m ) 를계산하였다. W s W d Q m = W d 다층하이드로젤의자가접힘 (self-folding) 정도를예측하기위해열에의한바이메탈스트립 (bimetallic strip) 곡률식 (2) 를적용하여곡률반경 (r) 을계산하였다 E 1t1 4E 1 E 2 t 1t2 6E 1 E 2 t 2 t E 1 E 2 t 1 t 2 +E 1t2 r = E 1 E 2 ( t 1 + t 2 )t 1 t 2 Δε 여기서, E 1, E 2 는각하이드로젤층의압축강도 (elastic moduli) 를, t 1, t 2 는각측의두께를, Δε 는두하이드로젤층의확장비 (expansion ratio, S) 차이를나타낸다 Q 3 f Q i S = 여기서, Q i, Q f 는하이드로젤을수용액에담기전과후의팽윤비를나타낸다. 하이드로젤의기계적특성은만능재료시험 (1) (2) (3) Polymer(Korea), Vol. 41, No. 2, 2017

348 조성우 신성규 김희진 한사라 정재현 기 (universal testing machine, UTM, DrTech) 장치를이용하여수행하였다. 16 압축강도측정을위한하이드로젤은지름 8mm, 높이 1mm 로규격화하였으며각각총 5 개의샘플을제작하여측정하였다. 만능재료시험기의설정값은측정거리시험비율 10%, 시험속도 0.5 mm/min, 하중범위 1.

3 348 조성우 신성규 김희진 한사라 정재현 기 (universal testing machine, UTM, DrTech) 장치를이용하여수행하였다. 16 압축강도측정을위한하이드로젤은지름 8mm, 높이 1mm 로규격화하였으며각각총 5 개의샘플을제작하여측정하였다. 만능재료시험기의설정값은측정거리시험비율 10%, 시험속도 0.5 mm/min, 하중범위 1.0 kg f 로동일하게적용하였다. 근관세포의정렬. 근관세포의정렬정도에따른다층하이드로젤의구동능력을확인하기위해생물분자로패턴 (pattern) 처리된하이드로젤을제조하였다. 직경 500 μm 의원형패턴과두께 500, 100 μm 의선형패턴을소프트식각 (softlithography) 기술을이용하여 PDMS(DOW CORNING) stamp 로제조하였다. 17 하이드로젤에근아세포를붙이기위해접착단백질인파이브로넥틴 (fibronectin, Fn, from human plasma, Sigma) 0.2 mg/ml 에 PEG linker(acryl-polyethylene glycol-acryl, 5000 g/mol, Laysan Bio, Inc.) 5.0 mg/ml 로첨가하여 Fn-linker 를합성하였다. 제조한 Fn-linker 용액을 PDMS stamp 위에올리고 2 시간이후남은용액을제거한후에커버글라스 (cover glass, mm, Marienfeld) 에 PDMS stamp 를올려패턴을커버글라스로옮겼다. 패턴이옮겨진커버글라스위에젤용액을올리고전처리된커버글라스로덮었다. 이때사용된전처리커버글라스는패턴을하이드로젤표면에위치하기위해사용한다. 커버글라스표면을 0.4% 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate(sigma) 를아세트산 (acetic acid) 에첨가한용액으로전처리한다. 근아세포 (myoblast, C2C12, ATCC) 는 75 cm 2 flask 에서 Dulbecco s modified eagle medium(dmem, Biowest) 에 10% fetal bovine serum(fbs, Biowest) 와 1% penicillin-streptomycin (P/S, 100X, Biowest) 을첨가한배양액을사용하여 37 o C, 5% CO 2 환경에서배양했다. 배양한근아세포를 40 μl 당 농도로패턴이된하이드로젤표면에분주하고 7 일동안배양했다. 배양 6 일차에근관세포로의분화를유도하기위해배양액을 DMEM 에 10% horse serum(hs, Biowest) 과 1% P/S 를첨가한배양액으로교체했다. 배양액은 2 일주기로교체했으며, 광학현미경 (optical microscopy, Nikon Eclipse TS100) 으로세포들의거동을관찰했다. 면역염색 (Immunostaining). 다층하이드로젤에근아세포를분주하고 10 일후, PBS 버퍼로두번세척해주고상온에서 10 분간 4%(v/v) 포름알데하이드용액으로고정 (fixation) 하였다. 0.2%(v/v) Triton-X 100(Sigma) 용액으로 10 분간처리하여세포투과성을높여주었다. 세포는 1%(w/v) BSA (bovine serum albumin, Sigma) 용액으로 30 분간억제 (blocking) 시킨후 PBS 로다시세척해주었다. 이후세포는 4 o C 에서 MF-20(anti-myosin heavy chain) 을 12 시간동안처리해주고이후 37 o C 에서 anti-mouse IgG(invitrogen) 과 FITC 가태그된 phalloidin(sigma), DAPI(4,6-diamidino-2- phenylindole, Sigma) 를 12 시간동안처리하여염색하였다. 염 색한세포는형광현미경 (fluorescent microscope, Nikon Eclipse T i ) 을사용하여관찰하였고이미지는 ImageJ 로분석하였다. 생체로봇의제조및구동. 생체로봇은 DLP 3D printer 를이용하여다리부분은두층으로몸통부분은단층으로구성된 3 차원구조로제조하였다. Figure 1(a) 와같이두께 100 μm, 길이 3mm, 폭 1.5 mm 크기의두다리부분을온도민감성하이드로젤을패턴처리된커버글라스위에서제조하였다. 이후 Figure 1(b) 와같이다리부분은두께 100 μm, 몸통부분은두께 200 μm 로 AAm 단독으로두번째하이드로젤층을제조하였다. 상온에서다층하이드로젤위에근아세포를파종 (seeding) 한후, 37 o C 에서다층하이드로젤의자가접힘을유도하였다 (Figure 1(f)). 전극을설치한 6 well plate 에서전기인가장치 (AGF3011C, Tektronics) 를사용하여 1Hz, 20V 로전기자극을주었다. 전기자극에의한다층하이드로젤의수축및이완과정을실체현미경 (stereoscope, Olympus SZ61) 을통해관찰했다. 결과및토론 다층하이드로젤제조. 다층하이드로젤을사용하여자가변환이가능한생체로봇을설계하였다. Figure 1(a-d) 에서보는것처럼세포를균일하게파종하고안착시키기위해곡률이없는형태로있다가, 작동온도가되면 (Figure 1(f)) 다리부분이접혀자가변환이되도록하였다 (Figure 1(e)). 이후, 구동이가능하도록뒤집어주었다 (Figure 1(f)). Figure 2 는팽윤비가다른두층으로구성된하이드로젤의자가접힘현상을설명하고있다. 식 (1) 과같이팽윤비는하이드로젤이물을함유하여팽윤하는정도를나타낸다. 상온에서는팽윤비차이가없다가 37 o C 에서팽윤비차이가발생하면다층하이드로젤은자가접힘에의해곡률을갖게된다. Figure 2. Schematic depicting self-folding assembly of a hydrogel consisting of two layers with different capacities to uptake water depending on the temperature. 폴리머, 제 41 권제 2 호, 2017 년

다층하이드로젤자가접힘에따른생체로봇설계및특성분석 349 Figure 4. Curvatures of the multi-layered hydrogels estimated by a mathematical model developed for the curvature of a heat-induced bimetallic strip (1-3).

4 다층하이드로젤자가접힘에따른생체로봇설계및특성분석 349 Figure 4. Curvatures of the multi-layered hydrogels estimated by a mathematical model developed for the curvature of a heat-induced bimetallic strip (1-3). A self-folded hydrogel consisting of two layers (4). Figure 3. Swelling ratios ( 10 2 ) with varying of acrylamide and NIPAM at 25 o C ( ) and 37 o C ( ). ( ) represents the swell ratios depending on the concentration of acrylamide only. Figure 3 은 AAm 단량체와온도민감성 NIPAM 분자의총농도를 10%(w/v) 로고정하고 NIPAM 의함량을변화시키면서제조한하이드로젤의팽윤비결과를보여준다. NIPAM 의함량이증가할수록하이드로젤의온도민감성도증가하는것을알수있다. 이는중합된 NIPAM 의임계하한온도 (LCST, low critical solution temperature) 가 32 o C 이기때문에 LCST 이상의 37 o C 에서는하이드로젤이수축하기때문이다. 첫번째층은 NIPAM 을혼합하여온도민감성을갖게하고, 두번째층은 AAm 단독으로가교중합하여다층하이드로젤을제조하였다. 이때, 자가접힘에의한다층하이드로젤의최적곡률 (desired curvature) 을얻기위해각층의조성비선정이중요하다. 예를들어, 첫번째층을 AAm 과 NIPAM 의함량비를 4:6 으로선정한경우, 두번째층을 AAm 단독으로 10%(w/v) 로하면, 37 o C 에서자가접힘을할수있는충분한팽윤비차이 169(= ) 를얻을수있다. 하지만, 이경우상온 (25 o C) 에서도팽윤비차이 74(= ) 가발생해서, 상온에서도평평한다층하이드로젤이아닌곡률을갖게되는문제점이발생하게된다. 때문에, 두번째층으로적합한팽윤비를갖는하이드로젤을설계하기위해, AAm 농도를변화시키면서팽윤비를측정하였다. Figure 3 에서보는것처럼 AAm 의농도를감소시키면팽윤비는증가한다. AAm 농도가 9.0%(w/v) 인경우, 팽윤비가약 1390 정도를갖기때문에두번째층으로선정하기에적합하다. 식 (2) 를사용하면다층하이드로젤의곡률반경 (r) 을계산할수있다. 첫번째층을 AAm 과 NIPAM 의함량비 4:6( 총 10%(w/v)) 으로선정하고두번째층을 AAm 단독으로 9.0% (w/v) 로하면상온에서곡률반경이 47.0 mm 정도로아주작은곡률 (k=1/r=0.021 mm -1 ) 을갖게된다. 그런데 37 o C 에서는 각층의압축강도가각각 35 kpa(e 1 ), 60 kpa(e 2 ), 확장비가각각 0.159(S 1 ), 0.210(S 2 ) 이기때문에, 곡률반경이 5.3 mm 가되어생체로봇의다리부분으로적합한곡률을갖게된다. 실험측정곡률값은 Figure 4(4) 에서보는것처럼약 6.3 mm 를갖는다. AAm 과 NIPAM 의함량비를 2:8 로하면온도민감성은더커지지만 37 o C 에서곡률반경이 0.5 mm(critical curvature: 3 mm 길이를갖는하이드로젤이완전히구형이되는곡률반경 ) 보다작아져다층하이드로젤이말리는형태가되어다리부분으로적합하지않게된다 (Figure 4). 이와같이각층또는국소적으로하이드로젤의조성을조절하면다양한자가변환소자를설계할수있다. 근관세포의정렬. 근관세포의정렬정도에따른다층하이드로젤의구동능력을확인하기위해생물분자로패턴 (pattern) 처리된하이드로젤을제조하였다. Figure 5(a) 에서보는것처럼미세접촉프린팅 (μcp, micro-contact printing) 기법을사용하여파이브로넥틴 ( g/μm 2 ) 을직경 500 μm 의원형패턴과두께 500, 100 μm 의선형패턴으로각각커버글라스위에옮겨주었다. 그위에하이드로젤용액을올리고광중합으로두께 100 μm 를갖는하이드로젤을제조하였다. C2C12 세포를패턴된하이드로젤에서배양하면 Figure 5(b) 와같이, 패턴과동일한형태로세포군집을이루는것을확인할수있다. 배양 6 일째가되면 Figure 5(c) 와같이, 각패턴에세포가증식하여꽉차게되고, 이때부터분화배양액하에서근아세포가근관세포로분화하게된다. 일반적으로신경, 심근, 골격근, 각막, 혈관조직등인체내세포및조직의정렬정도 (degree of alignment) 가그기능에큰영향을준다고알려져있다. 18 특히, 골격근에서세포의정렬정도는조직의수축력 (contractile force) 을최대화하는데필수적이다. 때문에본연구에서는패턴에따른근관세포의정렬정도를확인하였다. Figure 5(c) 의형광이미지에서보는것처럼구형패턴에서는각도편차 (angle of deviation) 가 20 o 이하가되는근관세포가전체대비 31% 에불과하였다. 두께 500 μm 선형패턴에서 Polymer(Korea), Vol. 41, No. 2, 2017

5 350 조성우 신성규 김희진 한사라 정재현 Figure 5. (a) Schematic showing the preparation of the micropatterned hydrogels; (b-c) optical images of the C2C12 cells on the different patterns (500 µm circle, 100 µm line, and 500 µm line); (d) fluorescent images of the differentiation of cells on each pattern (scale bar = 200 µm). 분화한근관세포는그값이 47% 정도로소폭상승하였다. 그러나두께 100 μm 선형패턴에서분화한근관세포는각도편차가 20 o 이하가되는근관세포가전체대비 91% 에이를정도로정렬정도가향상되었다. 비등방성 (anisotropy) 을보이는패턴된세포외기질이세포골격의구조및분화에영향을준다는이전결과와상응하는결과이다. 18 이후, 이러한근관세포정렬정도가실제수축력에미치는영향을알아보는실험을진행하였다. 생체로봇의제조및구동. 생체로봇은 3D printer 를이용하여다리부분은두층으로, 몸통부분은단층으로구성된 3 차원구조로제조하였다. 파이브로넥틴으로패턴된커버글라스위에 CAD 로설계한이미지파일에따라다층하이드로젤을각 100 μm 두께로중합하였다. 이때기존의 top-down 방식이아닌 bottom-up 방식으로중합하였다. 19 즉한층을중합한후새로운하이드로젤용액으로바꾸어다음층을중합하는방식을사용하였다. C2C12 세포를배양후 37 o C 에서다층하이드로젤부분이자가접힘에의해 Figure 6(a) 와같이일어서는형태를갖게된다. 다리부분은 Figure 6(b) 와같이패턴형태에따라정렬된근관세포가도입되었다. 전극을설치한 6 well plate 에서전기인가장치를사용하여전기자극을주었다. 근관세포의수축활동은전기자극에동기화 (synchronized) 하여반복된다. 20 V 에서 1, 2, 5 Hz 로전기자극을주면근관세포는 1 초당평균적으로 1.01, 2.03, 4.97 번수축한다. 근관세포가도입된다층하이드로젤을 20 V 에서 1 Hz 로전기자극을주어, Figure 6(d) 와같이수축력 (contractile force) 을측정하였다. 식 (4) 에서 F 는근관세포의 수축력, k h 는다층하이드로젤의강도 (stiffness), δ 는이완상태 (relaxation state) 로부터수축상태 (contraction state) 가되었을때하이드로젤정점의거리차이를, 각각의미한다. 20 다층하이드로젤의강도는식 (5) 와같이첫번째층과두번째층의압축강도 (E 1 및 E 2 ) 와두께 (t 1, t 2 ) 그리고하이드로젤의길이 (L) 와너비 (w) 를통해구할수있다. F= k h δ k h w = ( E 1 t 1 + E 2 t 2 )L [ E 1t1 + 4E 2 t 2 E 1 t 1 + 6E 2 t 2E1 t 1 + 4E 2 t 2E1 t 1 + E 2t2 ] Figure 6(e) 에서보는것처럼첫번째층은 37 o C 에서 Nm -2, 상온에서 Nm -2, 두번째층은 Nm -2 의압축강도를갖는다. 다층하이드로젤의 k h 값을식 (4) 로구하면상온에서 Nm -1, 37 o C 에서 Nm -1 값을각각갖는다. 패턴형태에따라전기자극에의해수축한정도를측정하여식 (4) 에의해수축력을계산하여 Figure 6(f) 에나타내었다. 원형패턴으로분화된근관세포의수축력은 0.31±0.32 μn 값을보인반면, 100 μm 두께의선형패턴으로분화된근관세포의수축력은 1.12±0.30 μn 값을보여약 3.6 배강한것을확인할수있었다. 패턴에따라도입된단위면적당세포숫자로정규화 (normalized) 하면약 5.67 배강한수축력을보이는것을알수있다. 이와같이, 하이드로젤에도입된근관세포에의해발생한기계적힘을측정한결과는생 (4) (5) 폴리머, 제 41 권제 2 호, 2017 년

6 다층하이드로젤자가접힘에따른생체로봇설계및특성분석 351 감사의글 : 본연구는 2013 년도숭실대학교교내연구비지원을받아수행된연구입니다. 참고문헌 Figure 6. (a) Representative cross-sectional images of biological machine; (b) stereoscopic image of the C2C12 cells on the patterned leg; (c) contractile myotubes by the electrical stimulation; (d) schematic depicting the contractile force measurement; (e) elastic modulus of each hydrogel layer depending on the temperature; (f) the contractile forces for the different patterns. 체로봇구동연구뿐아니라실제골격근모사연구에도활용될수있다. 본연구에서적용한다층하이드로젤의자가접힘현상및근관세포수축에의한생체로봇움직임을활용하면다양한형태의구동 (actuating) 소자및바이오멤스 (biomems, bio-microelectromechanical systems) 에응용할수있으리라기대된다. 결 다층하이드로젤을사용하여자가변환이가능한생체로봇을설계하였다. 온도에따른팽윤비차이를이용하여자가접힘에의해최적의곡률반경을갖는생체로봇을제조하였다. 미세접촉프린팅 (μcp) 방법으로세가지다른형태로파이브로넥틴이패턴된하이드로젤을제조하여근관세포의분화및정렬에미치는영향을확인하였다. 다리부분에선형패턴으로분화된근관세포의수축력은 1.12±0.30 μn 값을보여다른패턴에서분화된세포의수축력보다우수하였다. 근관세포의 2D 정렬뿐아니라 3D 정렬기술이도입되면좀더우수한구동능력을갖는생체로봇제조가가능하리라기대된다. 론 1. M. Carmel, Soft Robotics, 1, 5 (2013). 2. R. F. Shepherd, F. Ilievski, W. Choi, S. A. Morin, A. A. Stokes, A. D. Mazzeo, X. Chen, M. Wang, and G. M. Whitesides, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, (2011). 3. A. J. Ijspeert, A. Crespi, D. Ryczko, and J. Cabelguen, Science, 315, 1416 (2007). 4. V. Chan, J. H. Jeong, P. Bajaj, M. Collens, T. Saif, H. Kong, and R. Bashir, Lap Chip, 12, 88 (2012). 5. V. Chan, H. H. Asada, and R. Bashir, Lab Chip, 14, 653 (2014). 6. V. Chan, K. Park, M. B. Collens, H. Kong, T. A. Saif, and R. Bashir, Sci. Rep., 2, 857 (2012). 7. D. Rus and M. T. Tolley, Nature, 521, 467 (2015). 8. S. Park, M. Gazzola, K. S. Park, S. Park, V. D. Santo, E. L. Blevins, J. U. Lind, P. H. Campbell, S. Dauth, A. K. Capulli, F. S. Pasqualini, S. Ahn, A. Cho, H. Yuan, B. M. Maoz, R. Vijaykumar, J. Choi, K. Deisseroth, G. V. Lauder, L. Mahadevan, and K. K. Parker, Science, 353, 158 (2016). 9. C. Cvetkovic, R. Raman, V. Chan, B. J. Williams, M. Tolish, P. Bajaj, M. S. Sakar, H. H. Asada, M. T. A. Saif, and R. Bashir, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 111, (2014). 10. V. Chan, P. Zorlutuna, J. H. Jeong, H. Kong, and R. Bashir, Lab Chip, 10, 2062 (2010). 11. C. Cha, E. Antoniadou, M. Lee, J. H. Jeong, W. W. Ahmed, T. A. Saif, S. A. Boppart, and H. Kong, Angew. Chem. Int. Ed., 125, 7087 (2013). 12. H. Yoon and J. Lee, Polym. Korea, 36, 455 (2012). 13. N. Bassik, B. T. Abebe, K. E. Laflin, and D. H. Gracias, Polymer, 51, 6093 (2010). 14. T. W. Clyne, Key Eng. Mat., , 307 (1996). 15. K. Baek, J. H. Jeong, A. Shkumatov, R. Bashir, and H. Kong, Adv. Mater., 25, 5568 (2013). 16. H. J. Kim, Y. N. Cho, S. W. Cho, Y. Kim, H. W. Ryu, and J. H. Jeong, Polym. Korea, 40, 321 (2016). 17. J. J. Schmidt, J. H. Jeong, V. Chan, C. Cha, K. Baek, M.-H. Lai, R. Bashir, and H. J. Kong, Biomacromolecules, 14, 1361 (2013). 18. P. Bajaj, B. Reddy, L. Millet, C. Wei, P. Zorlutuna, G. Bao, and R. Bashir, Integrative Biology, 3, 897 (2011). 19. V. Chan, P. Zorlutuna, J. H. Jeong, H. J. Kong, and R. Bashir, Lab Chip, 10, 2062 (2010). 20. W. Y. Shih, X. Li, H. Gu, W. Shih, and I. A. Aksay, J. Appl. Phys., 89, 1497 (2001). Polymer(Korea), Vol. 41, No. 2, 2017

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 29, no. 10, Oct ,,. 0.5 %.., cm mm FR4 (ε r =4.4)

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. 2018 Oct.; 29(10), 799 804. http://dx.doi.org/10.5515/kjkiees.2018.29.10.799 ISSN 1226-3133 (Print) ISSN 2288-226X (Online) Method