도파민의 산화적 중합으로부터 생성되는 조개(미셀) 영감 폴리도파민(polydopamine, PDA)은 생체재료 응용 분야의 발전을 위한 매력적인 기질로 보고되었다. 이에 본 연구는 PDA로 코팅된 티타늄(Ti) 표면의 골전도성/골유도성 특성과, Ti 기질에서 골형성단백질-2(bone morphogenetic protein-2, BMP-2)를 고정화하기 위해 PDA 층이 제공하는 촉진 효과를 규명하였다. PDA 또는 PDA/BMP-2 코팅 Ti의 표면 화학은 접촉각 측정, 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 면역형광 염색, 원자힘현미경(atomic force microscopy, AFM), 및 X선 광전자분광분석(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)으로 확인하였다. 또한 PDA 또는 PDA/BMP-2-Ti 표면에서 배양한 치주인대줄기세포(periodontal ligament stem cells, PDLSCs)의 골형성 잠재력을 검증하였다. PDLSCs의 골(骨)분화는 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase, ALP) 활성, 세포 내 칼슘 수준을 측정하고, 골칼신(osteocalcin, OCN), 오스테릭스(osterix, OSX), 및 runt 관련 전사인자 2(runt-related transcription factor 2, RUNX2) 단백질 수준을 평가함으로써 분석하였다. 대조군 Ti 및 PDA 코팅 Ti 표면에서 배양한 세포와 비교하여, PDA/BMP-2-Ti에서 배양한 PDLSCs가 가장 높은 골형성 활성을 보였다. 더불어 PDA 및 PDA/BMP-2-Ti에서 자란 PDLSCs는 대조군 Ti에서 자란 세포에 비해 인테그린 β1과 액틴(actin) 분자의 발현 수준이 증가하였다. 인테그린 β1을 차단하면 PDA/BMP-2 표면에서 배양한 PDLSCs의 골형성 활성이 유의하게 감소하였다. 본 연구는 PDA 코팅이 Ti 표면에서 BMP-2의 고정화를 효율적으로 촉진할 수 있으며, 이러한 변형된 Ti 기질이 인테그린 매개 세포-기질 부착 메커니즘을 통해 PDLSCs의 골분화를 현저히 향상시킨다고 시사한다.

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