배경: 하이드로겔은 광학적 투명성, 우수한 생체적합성, 조절 가능한 기계적 특성 등으로 인해 많은 연구 분야에서 널리 사용되어 왔다. 무정형 벌크 물질 형태의 전형적인 하이드로겔과 달리, 우리는 주변 환경 조건에서 높은 안정성을 갖는 섬유 형상의 하이드로겔 구조에 대한 수성 분산액을 개발하였으며, 비등방성 나노 스케일 지형을 갖는 다양한 종류의 투명한 연성 세포 배양 인터페이스에 그 적용 가능성을 제시하였다. 방법: 폴리비닐 알코올과 폴리아크릴산의 혼합물을 기반으로 한 나노섬유를 전기방사를 통해 제조하고, 열 가교 및 황산 처리 후 나노-섬유성 하이드로겔(nFH)로 수화시켰다. 양전하를 띤 폴리머로 다양한 물질 표면을 변형함으로써, 미세 접촉 프린팅(micro-contact printing)을 적용하여 음전하를 띤 초흡수성 nFH를 선택적으로 패터닝할 수 있었고, 와이어드 바 코터(wired bar coater)로 전단력을 가해 수평 정렬을 유도할 수 있었다. 결과: 바 코팅된 nFH의 각도 분포는 전단이 가해진 방향을 따라 ±20°로 극적으로 감소한 반면, 드롭 코팅된 nFH는 무작위 배향을 보였다. 다음으로, 투명한 연성 nFH 위에서 다양한 종류의 세포를 배양하였으며, 세포 생존성과 부착이 양호하게 나타났고, 세포의 거동은 직립 및 도립(inverted) 광학 현미경 모두로 쉽게 관찰할 수 있었다. 특히 PC12 세포와 배아 해마 뉴런과 같은 신경 계통 세포는 전체 섬유 배향을 따라 형태가 강하게 신장되었으며, 종횡비는 1에서 14까지의 범위를 보였다. 또한, 그 결과로 나타난 뉴라이트의 성장 돌출과 이동 거동은 각각 하부 nFH의 수평 방향과 3차원 배열에 의해 효과적으로 제어될 수 있었다. 결론: 투명한 연성 nFH로의 표면 변형은 기초 세포 연구, 신경/줄기세포 및/또는 오르가노이드 배양, 이식형 프로브/디바이스 코팅 등 다양한 생물학/의생명 연구에 유익할 것으로 기대된다.

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