고분자필름과 금속막 의료소재에 대한 생체적합성 및 독성 평가를 위한 새로운 세포배양시스템의 개발 및 적용

Development and Application of a Novel Mammalian Cell Culture System for the Biocompatibility and Toxicity of Polymer Films and Metal Plate Biomaterials

Abstract

고분자(polymer), 금속(metal), 세라믹(ceramic), 합성물(composite) 등과 같은 바이오소소재(Biomaterials)는 그들의 물리화학적 성질 때문에 의료용섬유(medical fibers), 인공혈관(artificial blood vessels), 인공관절(artificial joints), 임플란트(implants), 연조직(soft tissue), 인공성형물(plastic surgery materials) 등 의료용으로 많이 사용되며, 개발연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 필름(film)이나 판(plate)형태의 바이오소재에 대한 생체적합성(biocompatibility)이나 독성(toxicity)을 포유동물세포를 이용하여 평가하는 것은 적절한 평가용 장치가 없기 때문에 매우 어려운 상황이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 고분자필름이나 금속판에 유용하게 적용할 수 있는 실리콘링, 상판(top panel), 하판(bottom panel)으로 구성된 새로운 포유동물배양시스템을 개발하고, 이를 실제 적용하고자 하였다. 개발된 시스템은 평가하고자 하는 시료를 상판과 하판사이에 조립하는 샌드위치시스템을 기반으로 한다. 세포배양장치의 조립 후, SK-MEL-2세포를 3가지 시료; Styela Clava Tunic (SCT)- PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, magnesium MP (MMP)에 적용하고 37℃ 이산화탄소 배양기에서 24시간과 48시간 동안 배양하였다. MTT분석결과에서, 세포생존율(cell viability)은 24시간과 48시간 동안 SCT-PF배양그룹에서 정상적으로 유지되었지만 48시간 동안 SCTN-PF배양그룹에서는 급격하게 감소되었다. 더불어, MMP배양그룹에서 세포생존율은 24시간과 48시간 배양 후에 대조군과 유사하게 유지되었다. 이러한 결과는 본 연구에서 새롭게 개발된 샌드위치형태의 포유동물세포배양장치는 고분자필름이나 금속판형태의 바이오소재에 대한 독성이나 생체적합성을 평가하기 위한 우수한 잠재력을 보유하고 있음을 제시하고 있다.

Biomaterials including polymer, metal, ceramic, and composite have been widely applied for medical uses as medical fibers, artificial blood vessels, artificial joints, implants, soft tissue, and plastic surgery materials owing to their physicochemical properties. However, the biocompatibility and toxicity for film- and plate-form biomaterials is difficult to measure in mammalian cells because there is no appropriate incubation system. To solve these problems, we developed a novel mammalian cell culture system consisting of a silicone ring, top panel, and bottom panel and we applied two polymer films (PF) and one metal plate (MP). This system was based on the principal of sandwiching a test sample between the top panel and the bottom panel. Following the assembly of the culture system, SK-MEL-2 cells were seeded onto Styela Clava Tunic (SCT)-PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, and magnesium MP (MMP) and incubated at 37℃ for 24 hr and 48 hr. An MTT assay revealed that cell viability was maintained at a normal level in the SCT-PF culture group at 24 or 48 hr, although it rapidly decreased in the SCTN-PF culture group at 48 hr. Furthermore, the cell viability in the MMP culture group was very similar to that of the control group after incubation for 24 hr and 48 hr. Together, these results suggest the sandwich-type mammalian culture system developed here has the potential for the evaluation of the biocompatibility and toxicity of cells against PF- and MP-form biomaterials.

서 론

생체재료(Biomaterials)는 조직의 기능을 대체하기 위한 목적으로 체내에 일시적 혹은 지속적으로 주입하여 직간접적으로 체액에 노출되는 인공물질로서, 생체의 기능을 치환하거나 대체하기 위해 사용되는 물질을 의미한다[11]. 이러한 의료용 생체재료는 인체와 접촉하는 정도에 따라 3개군으로 분류하며, 제1군은 인체와 직접 접촉하지 않거나 접촉하더라도 체액 조성에 영향을 주지 않는 것이다. 제2군은 일시적 혹은 24시간 이내 단기간 접촉하는 것이며, 제3군은 인체에 삽입되어 장기간 동안 조직이나 체액과 접촉하는 것이다. 특히, 제3군은 이식 후 면역반응을 유도하지 않으면서 구조와 형태를 유지하는 생체불활성(Bioinert), 주위조직과 결합하여 다양한 생물학적 기능을 제공하는 생체활성(Bioactive), 이식 후 천천히 분해되어 신체 자가조직으로 치환되는 생분해성(Biodegradable)재료로 세분화된다[15].

더불어 또 다른 분류기준에 따라, 생체재료는 인공재료와 천연재료로 구분하며, 인공재료는 무기재료와 유기재료로 분류한다. 무기재료는 스테인레스강(Stainless steel), 코발트계 합금(Cobalt-Chrome alloys), 티타늄계합금(Titanium alloys) 등을 포함하는 금속재료와 Alumina, Titanium oxides, Carbones, Hydroxyapatite, Calcium phosphate 등을 포함하는 세라믹재료로 구분된다. 금속재료는 고강도와 내마모성이 우수하여 인공관절, 치근이식재, 골절 고정용핀, 나사 판, 와이어 등으로 사용되며, 세라믹재료는 생체적합성과 압축강도 등이 우수하여 인공관절 및 인공치아에 주로 적용된다[15]. 유기재료는 복원력(탄성)이 우수하고, 제조가 용이하고 가벼운 polyamides, acrylic polymers, polyester, silicone rubber, polyurethane Hydrogel 등이 사용되며, 봉합사, 인공혈관, 인공인대, 골 및 치아접착제, 성형외과재료, 인공관절 등에 적용된다. 또한, 천연재료는 천연고분자, 인공배양세포, 인공보존 조직 등이 있으며, 복합재료는 Carbon-carbon, Ceramic-coated metal, Carbon-coated materials 등으로 주로 인공관절이나 인공심장 판막 등에 사용된다[1].

최근 새로운 생체재료를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되면서 이들 재료의 동물모델에 적용하기 전에 세포를 이용한 생체적합성(Biocompatibility)과 독성(Toxicity)평가가 다양하게 수행되고 있다[13]. 이러한 평가는 크게 2가지 방법이 적용되고 있다. 첫째는 고분자필름(Polymer film, PF)이나 막(Membrane)을 세포배양용기와 유사한 크기로 절단하여 접착시킨 후 표면에 직접적으로 세포를 배양하여 평가하는 방식과[2, 22] 생체소재를 일반세포배양용기의 각 well 크기와 동일하게 절단하고 표면에 rubber ring을 올려놓고 세포를 배양하여 평가하는 방식이다[14]. 하지만 실제로 이러한 방법은 세포 배양에 사용되는 페트리디쉬(Petridish)나 다양한 형태의 플레이트(Plate)의 규격이 정해져 있어 PF이나 금속막(Metal plate, MP)를 동일한 크기로 정확히 절단하여야만 사용이 가능하기 때문에 적용이 쉽지 않다. 또한, 세포배양 용기의 크기로 절단하더라도 바닥과 치밀하게 접촉하지 않아, 소재와 용기 사이에 세포가 침투하므로 세포생존율 평가결과가 정확히 생체소재의 특성을 반영했다고 평가하기는 어렵다. 두 번째 방법은 첫 번째 방법의 문제점을 극복하기 위한 대안으로 제시되고 있는 간접측정방법으로, PF를 일정기간 동안 배양액에 침지하여 필름으로부터 물질이 용출되어 나오게 한 후 이를 이용하여 세포를 배양함으로 평가하는 방법이다[7, 19]. 하지만 이러한 방법은 세포가 직접 PF나 MP에 접촉하지 않기 때문에 세포부착능(Cell adhesion ability) 등을 평가하기 어렵고, 간접적인 평가에 따른 한계점을 갖고 있다. 따라서, 고분자필름이나 금속막 생체소재의 생체적합성이나 독성을 평가하는 지금까지 방법의 문제점을 근본적으로 해결하고, 정확ㆍ신속하면서도 직접 생체소재 표면의 특성을 반영할 수 있는 새로운 세포배양시스템(Mammalian cell culture system)의 개발이 시급히 요구되고 있다.

본 연구에서는 PF나 MMP 등 생체재료의 생체적합성이나 독성을 효과적으로 평가할 수 있는 세포배양시스템을 개발하고 이를 실제 적용함으로서 이들의 가능성을 연구하고자 하였다. 이러한 결과는 향후 지속적으로 증가할 것으로 예상되는 질병치료용 생체재료의 효과적이고 신속한 평가를 위한 시스템으로서 매우 중요할 것으로 사료되며, 특히, 고분자나 금속 등 재질이나 두께에 상관없이 다양한 생체재료의 평가에 적용될 수 있어 의료공학적 소재개발에 크게 기여할 것으로 사료된다.

 

재료 및 방법

세포배양시스템의 구조

세포배양시스템은 기본적으로 상판(Top panel), 하판(Bottom panel), 실리콘링(Silicone ring), 조임나사(Screw)의 4개 구성 성분으로 되어있다. 상판은 9.6×9.6×2 cm의 규격으로 중앙에 2.5 cm의 지름을 갖는 9개의 세포배양용 well을 갖는 아크릴판(Acryl plate)으로 제작하였고, 하판은 9.6×9.6×2.1 cm의 규격으로 상판의 well과 일치되는 부분에 실리콘의 링을 넣을 수 있는 깊이 1 mm의 홈을 9개 갖는 아크릴판으로 제작하였다. 실리콘링은 필름이나 막과 상판의 접착을 유지함으로서 배지의 유출을 방지하는 역할을 하며, 세포생존에 영향이 없는 실리콘재질로서 지름은 2.5 cm이며, 두께는 2 mm로 제작하였고, 조임나사는 상판과 하판의 4개 모퉁이에 나사를 조일 수 있도록 제작하였다(Fig. 1).

Fig. 1.Composition of mammalian cells culture system. (A) Scheme (left) and real model (right) of top panel in mammalian cells culture system. Nine wells with 2.5 cm of radius were distributed in the central region of plate and four tapped hole were located in each edge. (B) Scheme (left) and real model (right) of bottom panel in mammalian cells culture system. Nine rings matched with wells of top panel were distributed in the central region of plate and four tapped hole were located in each edge. (C) Silicone rings and four screws were used to prevent a release of culture media.

미더덕껍질(Styela clava tunics)-PF (SCT-PF)과 마그네슘(Magnesium)MP (MMP)

세포배양시스템을 테스트하기 위해, PF은 일반필름형태인 SCT-PF와 발포제로 NaHCO2를 첨가한 SCTN-PF를 제조하였고, MP은 마그네슘을 주성분으로하는 MMP를 준비하였다[17]. 먼저, SCT-PF을 제조하기 위해, premixing한 [Amim] Cl(80 g)과 SCT분말(2.4 g, 3 wt%) 용액을 200 ml 반응조에 넣고 80℃에서 40분 동안 용해하였다. 이때, SCTN-PF를 제조하기 위한 필름에는 0.8 g의 NaHCO2를 첨가하여 용해하였다. 용해된 각각의 셀룰로오스용액은 각각 0.2 μm의 syringe필터를 이용하여 필터한 후 자동필름코팅기(DAO-CO 02, Dao Technology, Korea)를 사용하여 일정한 두께로 유리판 위에 casting 한 뒤 메탄올에서 12시간 침지시킨 후 증류수로 수세하여 상온에서 24시간 동안 자연건조하였다.

또한, MMP는 마그네슘을 주 원료로 사용한 막으로 순도가 각각 99.8%, 99.5%, 99.99%의 마그네슘, 칼슘, 아연을 700℃에서 3시간 동안 충분한 교반(stirring)과 정치를 반복하며 94.6 wt%Mg-1.4 wt%Ca-4.0 wt%Zn 합금을 제조하였다. 합금 제조 시 산화 및 불순물 혼입을 방지하기 위하여 Ar가스로 충분히 버블링한 후 용해하고 압연시켜 제조하였다.

생체재료의 장착

개발된 세포배양시스템을 이용하여 바이오소재의 세포에 대한 효능 및 독성을 평가하기 위해, SCT-PF, SCTN-PF, MMP 등 3가지 종류를 선택하였다. 먼저, 3종류의 소재를 증류수와 1x PBS로 세척한 후 30분 동안 무균대(Clean bench, JS research Inc., Korea)에서 UV조사를 실시하여 잔류미생물을 제거하였다. 세포배양장치는 세척 후 고압멸균기(Autocleave, 한신메디컬, Korea)를 이용하여 멸균하여 준비하고 SCT-PF와 SCTN-PF은 하판-필름-링-상판의 순서로 조립하였으며(Fig. 2A), MMP는 상판-링-막-하판의 순서로 조립하였다(Fig. 3A). 최종적으로 나사를 이용하여 상판과 하판을 고정시켰다.

Fig. 2.Application for polymer film. (A) Assembling procedure. Firstly, polymer film, silicone ring and top panel was sequentially placed on the bottom panel and then fixed with a screw. Finally, SK-MEL-2 cells in DMEM medium were seeded on the polymer film. (B) Viability assay of SK-MEL-2 cells. The morphologies of SK-MEL-2 on the control group (normal cell culture dish, bottom corner in left column) and two polymer films were observed with 400x magnification. Also, the viability of SK-MEL-2 cells on the polymer film was measured using MTT assays. Triplicate trials per group were evaluated by MTT assay. The data shown represent the means ± SD of three replicates. * p<0.05 relative to the control group.

Fig. 3.Application for metal plate. (A) Assembling procedure for metal plate. Firstly, silicon ring, MMP and bottom plate was sequentially placed on the top panel and then fixed with a screw. Finally, SK-MEL-2 cells in DMEM medium were seeded on MMP. (B) Viability of SK-MEL-2 cells. After the incubation for 24 hr and 48 hr, the viability of SK-MEL-2 cells on MMP and normal cell culture dish (control group) was measured using MTT assays. Triplicate trials per group were evaluated by MTT assay. The data shown represent the means ± SD of three replicates.

세포의 배양

세포 독성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 사용된 SK-MEL-2 세포주는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 분양 받아 사용하였다. SK-MEL-2 세포주는 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco, Carlsbad, CA, USA), L-glutamine, penicillin 및 streptomycin (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)을 함유한 Dulbeco“s Modified Eagle“s Medium, Gibco)에 37℃, 5% CO2 조건의 배양기에서 배양하였다.

세포생존율 평가

MTT (3-[4,5-Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diohenyl tetrazolium bromide, Sigma-Aldrich Co.)는 살아있는 세포 내 미토콘드리아 내막에 존재하는 oxido-reductase의 효소 작용에 의해 환원되어 보라색의 formazan을 형성하게 되는데, 용해액 내 보라색 formazan의 발색정도를 흡광도로 측정함으로써 세포 생존률을 예측하는 실험방법으로 이용되고 있다[8]. 먼저, 세포배양시스템에 SCT-PF, SCTN-PF, MMP를 삽입하여 장착한 후 1x PBS와 DMEM배지로 각 1회 세척한다. 여기에 SK-MEL-2 세포주를 2.5×105 세포/well 농도로 분주하여 24시간 동안 37℃ 배양기에서 배양한 후 위상차 도립현미경(Leica Microsystems, Heerbrugg, Switzerland)을 이용하여 관찰하였다. 기존 배지를 제거한 후 새 배지와 MTT 용액을 첨가하여 4시간 동안 배양기에서 배양한다. 배양기에서 꺼낸 후 배지를 일부 제거하고 DMSO를 넣어 formazan을 충분히 녹인 후 96 well plate 로 배양액을 옮기고, 570 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군(control group)은 콜라겐-코팅된 24 well 일반 세포배양용기(SPL life Science Co., Gyeonggido, Korea)에 세포를 동일하게 배양하여 사용하였다.

통계분석

대조그룹과 실험그룹 사이에 통계적 유의성은 One-way ANOVA (SPSS for Windows, Release 10.10, Standard Version, Chicago, IL)를 이용하여 분석하였다. 모든 결과에서, p<0.05를 유의성이 있는 값으로 나타내었으며, 실험 결과는 means ± SD로 제시하였다.

 

결 과

세포배양장치를 이용한 PF의 세포생존율 평가

먼저, 개발된 세포배양장치가 PF의 세포생존율평가에 적용 가능한지를 평가하기 위하여, SCT-PF와 SCTN-PF를 장착한 후 MTT분석을 실시하였다. 셀룰로오스를 기반으로 제조된 2 가지 종류의 SCT-PF는 투명하고 유연성이 있어 하판-필름-실리콘링-상판으로 조립한 후 나사를 이용하여 고정하였다. 고정된 장치에 SK-MEL-2 세포를 분주하여 24시간 동안 관찰한 결과, 배지의 누출은 관찰되지 않았으며, 세포모양도 정상적으로 관찰할 수 있었다. 또한, MTT분석에서, 자연건조과정으로 거쳐 제조된 SCT-PF에서 배양한 세포들이 대조군(콜라겐-코팅 일반세포배양용기)과 유사한 성장율을 나타냄을 확인하였으며, 시간의 경과에 따라서도 이러한 생존율을 유지하였다. 그러나 발포제를 첨가하여 제조한 SCTN-PF에서 배양한 세포의 생존율은 24시간까지 대조군과 비교하여 유의적인 차이가 없었으나 48시간에는 생존율이 40.9% 감소하였고 세포들도 원래형태를 유지하지 못하였다(Fig. 2B). 이러한 결과는 개발된 세포배양장치가 고분자막에 성공적으로 적용 가능함을 제시하고 있을 뿐만 아니라 발포제를 첨가한 SCTN-PF보다 SCT-PF가 보다 우수한 생체적합성을 나타냄을 제시하고 있다.

세포배양장치를 이용한 MMP의 세포생존율 평가

개발된 세포배양장치가 금속막의 세포생존율평가에 적용 가능한지를 평가하기 위하여, 마그네슘 금속막인 MMP를 장착한 후 세포배양을 실시하였다. MMP는 불투명하고 단단하며 유연성이 없어서 상판-금속막-실리콘링-하판으로 조립한 후 나사를 이용하여 고정하였다. 고정된 장치에 SK-MEL-2 세포를 분주하여 24시간 동안 관찰한 결과, 배지가 누출되는 부위는 관찰되지 않았으나, 불투명한 막으로 인해 세포모양을 관찰할 수는 없었다. 그러나, MTT분석을 통해, MMP의 세포 생존율은 콜라겐-코팅 일반세포배양 용기에 비하여 10.3% 증가하였으나 통계적 유의성은 관찰되지 않았다(Fig. 3B). 이러한 결과는 개발된 세포배양장치가 금속막형태의 의료용소재 평가에 성공적으로 적용 가능함을 제시하고 있을 뿐만 아니라 MMP가 우수한 생체적합성을 나타냄을 제시하고 있다.

 

고 찰

최근, 질병의 치료와 건강한 삶을 위해 다양한 분야에서 고부가가치 의료용소재가 적용되면서 소재의 개발과 평가에 대한 연구들이 지속적으로 증가하고 있다[16]. 특히, 개발된 소재들은 임상실험에 적용하기 전에 세포를 이용하여 생체적합성이나 독성을 사전에 평가함으로서 소재의 성공 가능성과 시간을 단축시키는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구는 의료소재의 평가과정에서 발생하는 문제점을 해결하고 신속하고 정확하게 소재의 특성을 평가하기 위한 연구의 일환으로 실시되었으며, 본 연구의 결과는 PF나 MP형태의 의료소재 평가를 위한 새로운 장치를 최초로 개발하고 이를 적용함으로서 그 가능성을 평가하였다.

새로운 PF의 생체적합성이나 독성평가는 필름 위에 세포를 배양하는 방식으로 수행되고 있다. 셀룰로오스/콜라겐 하이드로겔필름의 독성은 24 well plate의 각 well에 필름을 고정하고 NIH3T3 세포를 1, 3, 5일 동안 배양하여 MTT분석을 실시하여 평가하였다[2]. 미세막구조 실리콘 고무막(Microporous silicone rubber membrane)의 독성은 0.4 cm의 지름을 갖는 디스크로 절단한 막을 96 well plate에 고정하고 표면에 섬유아세포를 배양함으로서 평가하였다[21]. 그러나 실제 이러한 막을 세포배양 용기에 정확하게 부착시키는 세부적인 방법 등에 대한 기술은 없다. 실제 본 연구에서 여러 가지 방법으로 필름을 부착시키고자 하였으나 대부분의 방법은 세포와 용기 사이의 중간층으로 세포들이 침투하여 정확히 표면에만 세포를 부착시키는 것은 거의 불가능하였다. 본 연구에서는 이러한 방법을 근원적으로 해결할 수 있도록 두 개의 판을 만들고 판사이에 평가하고자 하는 필름을 삽입하여 고정함으로서 크기에 상관없이 평가가 가능하고 세포의 모양도 관찰할 수 있는 배양시스템을 개발하고자 하였다.

또한, MP는 인공관절(Artificial joint), 치근이식재(Graft material for dental root), 고정용 나사(Screw) 등으로 의료용 소재로 많이 개발되고 있으나 세포를 이용한 평가는 거의 이루어지지 않고 있는 상황이다. 일부에서는 금속분말을 세포배양액에 첨가하여 독성을 평가하는 방식 등이 사용되고 있다[5]. 하지만 본 연구에서 개발된 새로운 세포배양장치는 MP의 두께에 상관없이 적용이 가능하고, 금속을 일반적인 세포배양 용기의 well사이즈로 정확하게 절단할 필요가 없기 때문에 적용이 간편한 장점이 있다.

한편, 본 연구에서 적용된 SCT는 생리활성물질의 분리, 의료용 필름 제조 그리고 식품의 제조 등에서 연구되었다. SCT로부터 분리된 chondroitin sulfate (CS)는 Akt와 NF-kB의 신호전달과정을 저해함으로서 tumor necrosis factor alpha (TNF-α)에 의해 유도되는 염증인자, vasopressin-activated calcium-mobilizing (VACM-1), inducible nitric oxide synthase (iNOS)의 발현을 저해하였다[20]. 또한, NMMO/H2O (87/13 wt%) 용매계를 이용하여 제조된 SCT 셀룰로오스 필름은 6.35 dL/g intrinsic viscosity, 423,000 g/M 평균분자량, 1.50 g/cm3 fiber density, 10.20% moisture regain, 365% water absorption을 나타내어 목재펄프와 유사한 특성을 나타내었다[9]. 더불어, 이러한 필름을 이용한 2주 동안의 창상치료 효능시험에서, SCT 셀룰로오스 필름을 이식한 실험동물은 발적, 부종 등이 관찰되지 않았고, 조직의 염증, 변성, 증식 등의 특이적 반응이 관찰되지 않았다[10]. 한편, SCT 셀룰로오스는 골 재생 효능을 갖는 생활성막으로 제조되었고, 두개골(Calvarial bone) 손상부위에서 골 형성을 촉진시켰다. 특히, 셀룰로오스막의 내부표면에서는 mesenchymal cells 에 의한 신혈관 생성(angiogenesis)이 촉진되었다. 더불어 STC는 식품개발에도 적용되었으며, 이러한 식품에서 STC의 첨가는 제품의 강도와 경도를 증가시키고, 유연성과 탄력성도 증가시키는 효과를 나타내었다[4]. 본 연구에서는 개발된 세포배양장치를 이용하여 SCT-PF와 SCTN-PF의 생체적합성을 평가에 적용하였으며, SCT-PF가 높은 생체적합성을 나타냄을 제시하고 있어 이전의 연구결과와 매우 유사하며, 향후 동물실험을 통해 보다 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

마그네슘은 인체를 구성하는 주요 무기물 중의 하나로 생체 내 독성이 적도 생분해성이 우수하며, 생체적합성도 높아 우수한 생체재료로 간주되고 있다[18]. 또한, 마그네슘은 세포표면 수용체인 integrin이 ligand 단백질과 상호작용에서 중요한 역할을 수행함으로서 세포의 부착, 이동, 증식, 부화 등의 조절에 관여한다[6, 12]. 이러한 특성 때문에 마그네슘은 인체 골조직의 재생과 치료용 소재의 표면처리를 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 마그네슘이온이 코팅된 티타늄표면은 조골세포(Osteoblast)와 골수 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)의 분화와 증식을 촉진시켰다[3, 18]. 본 연구에서 사용된 MMP는 콜라겐으로 코팅된 일반적인 세포배양용기와 유사한 세포생존율을 나타내어 이전의 결과와 매우 유사하다. 비록, 세포의 종류에 차이가 있지만 본 연구에서는 섬유아세포에서 MMP의 세포생존율에 대한 새로운 정보를 제공하고 있다.

따라서, 이상의 결과를 종합해보면, 본 연구에서 개발한 새로운 세포배양 시스템은 다양한 재질의 필름이나 막형태의 의료용 소재를 편리하게 장착하여 생체적합성이나 독성을 평가할 수 있는 장치로서, PF나 MP 등 의료소재에도 성공적으로 사용될 수 있음을 제시하고 있다. 향후, 이러한 세포배양시스템은 인체질환이나 기능성 개선에 적용 가능한 다양한 의료용 소재의 연구와 실용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.