한양대학교 화학과 이진석 교수 연구팀은 나노구조 표면에서 세포가 형성하는 ‘초점 접착 역학(Focal adhesion dynamics)’의 특성이 세포의 흡착, 이동, 성장에 미치는 영향을 규명했다고 14일 밝혔다. 이번 연구는 세포의 물리적 환경 변화에 따른 행동 양상을 정량적으로 분석한 사례로, 향후 조직 재생, 암 전이 제어, 인공 생체재료 설계 등에 폭넓은 응용 가능성을 제시한 점에서 주목된다.

세포는 생체 외부 환경인 세포외기질(ECM)과의 상호작용을 통해 흡착, 이동, 성장, 분화 등 다양한 생물학적 기능을 수행한다. 이 과정에서 ECM과 세포골격을 연결하는 초점 접착점(Focal adhesion)은 세포 신호전달의 핵심 통로로 작용한다. 그동안 세포의 행동 변화는 주로 화학적 인자 중심으로 연구되어 왔으나, 나노구조 표면의 지형학적(Topographical) 요인이 세포에 미치는 영향은 명확히 규명되지 않았다.

이진석 교수 연구팀은 곡률과 핀홀 크기를 정밀하게 조절한 실리카 비드(Silica beads, SBs) 배열을 제작, 이 위에서 세포의 흡착 조건에 따른 이동 기전을 실험적으로 관찰했다. 그 결과, 곡률이 크고 접촉 면적이 제한된 표면 위에서는 세포의 흡착력이 낮아지고 둥근 형태를 유지하며, 이 상태에서 형성되는 약한 초점 접착점이 세포의 이동성과 성장 속도를 증가시키는 경향을 보였다. 반대로, 평평하거나 핀홀 크기가 작은 표면에서는 강한 접착점이 형성되어 이동성과 성장 속도가 저하되는 결과가 나타났다.

특히 연구팀은 세포가 나노구조 표면의 물리적 지형학에 따라 초점 접착점의 생성과 해체를 능동적으로 조절하며, 이 과정이 세포의 움직임과 성장 능력을 직접적으로 제어한다는 사실을 규명했다. 이는 세포 기능 조절이 단순한 화학적 자극뿐 아니라, 지형학적 인자(Topographical cues)를 통해서도 유도될 수 있다는 것을 과학적으로 입증한 결과다.

이진석 교수는 “이번 연구는 세포가 나노바이오 인터페이스에서 물리적 특성에 반응해 스스로의 흡착, 이동, 성장 기능을 조절할 수 있음을 보여준 사례”라며, “기존의 화학적 치료제나 성장인자 중심 접근을 넘어, 비침습적이고 무독성이며 지속 가능한 나노바이오패치 제작에 활용되어 질병의 진단과 치료에 기여할 수 있는 핵심 기술이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 생체 재료분야 국제학술지 「Biomaterials Science」에 3월 25일 게재되었다. 해당 논문 「Focal adhesion dynamics-mediated cell migration and proliferation on silica bead arrays」에는 박이슬 박사(숙명여자대학교, 공동 제1저자), 최예린(캡스 토토사이트학교, 공동 제1저자), 이진석 교수(캡스 토토사이트학교, 교신저자)가 참여했다.