[1 차년도] 뇌장벽 개폐 기능 조절이 가능한 인체 및 동물 BBB Organ-on-a-chip 핵심 요소기술개발 □ 3차원 CAD 도구를 이용하여 응용분야에 최적화된 디자인한 형태를 가진 마이크로 BBB Organ-on-a-chip 플랫폼 기술 개발 - 3차원 CAD 디자인을 변환하여 3D 장기칩 제작을 위한 데이터로 변형시키는 구조설계 알고리즘 개발 - CAD 파일의 3차원 캐드 도면의 bmp 형태의 적층레이어 설계 □ 미세유체 기반 마이크로 혈액 BBB 구조제작을 위한 장기칩 기술 개발 - 3차원 형태의 다기능 마이크로구조물을 만들기 위한 미세유체 레이어 적층 기술 개발 - 1mm 이하의 10층 이상으로 구성된 마이크로구조물이 제작 가능하도록 설계 [2 차년도] 인체 및 동물 BBB 장기 기능을 위한 다중 세포배양 3D 장기칩 기술 개발 및 BBB 조절 실시간 전기자극 기술 개발 □ 미세유체 채널내 종류가 다른 세포간 다중 유체교환 공정 개발 - 다중 적층 채널내에서 유체 교환 바이오 물질 수 10종 이상 성능평가 환경 구축 □ 다중 유체교환 공정을 통한 생체 유기물의 생존성/안정성을 높이는 적층 기술 개발 - 두 종류 이상의 세포종(Neurovascular endothelial cell, Astrocyte)으로 구성된 생체장기 유기물이 포함된 마이크로구조물 제작 가능 환경 개발 □ 뇌혈관 구조와 BBB 기능이 내재화된 3차원 멀티 미세채널 구조체 개발 - 실제 장기의 신경생리학적 기능 여부를 모니터링할 수 있는 실시간 전기적 측정 시스템 구축 - BBB Organ-on-a-chip을 활용하여 약물의 BBB 투과도 측정 및 평가 □ BBB 개폐 기능 조절에 최적화된 전기자극 파라미터 선정 - BBB 기능 조절을 위해서는 전기에너지의 집속 영역이 관심 병변에만 선택적으로 분포되어야 하고 정상 세포를 파괴하지 않는 수준이 되어야 함 - 마이크로 BBB Organ-on-a-chip 플랫폼 통합에 용이한 구조를 가지도록 개발하고, 결정된 구조에서 원하는 수준의 전기자극 주파수 및 에너지를 발생할 수 있는 최적의 파라미터를 선정 [3 차년도] 뇌질환치료제 BBB 장기칩 초고속 스크리닝 및 인위적 BBB 조절 전기자극 기술 개발 □ 마이크로 BBB Organ-on-a-chip에서 퇴행성 뇌질환 약물 초고속 스크리닝 - 퇴행석 뇌질환치료제를 마이크로 BBB Organ-on-a-chip에서 고속으로 스크리닝하여 약물 전달율을 데이터를 확보함 (약물명: donepezil, rivastigmine, galantamine 3종 약물) - BBB Organ-on-a-chip 데이터와 기존 동물실험 단계 및 임상 진입 단계의 약물 투과율을 비교분석함 □ Biphasic pulse 전기자극을 통하여 BBB의 개폐 기능을 인위적으로 조절 후 약물 투과도 증진기술 개발 - 약물 투과도 증진을 위한 BBB 기능 조절용 전기자극 기술 최적화