JP2006513013A - 外壁に半透膜が形成された生分解性二重多孔性スキャフォルドおよびこれを用いた組織細胞培養方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スキャフォルド(scaffold)およびこれを用いた生体組織の製造方法に係り、さらに詳しくは、生分解性高分子を用いて塩発泡法で多孔性スキャフォルドを製造した後、前記製造されたスキャフォルドを小片に切断し、切断されたそれぞれのスキャフォルドに組織細胞を移植した後、組織細胞の移植されたスキャフォルドの外部に半透膜を形成させ、前記半透膜の形成されたスキャフォルドを所望の模様に架橋結合させて生体組織を再生することに関するものである。
一般に、軟骨は、一度損傷を受けると自然に再生することはない組織である。このような組織が損傷を受けると、これを治療するために、非吸収性生体材料などの軟骨代替物を用いる方法が使用されてきた。ところが、これまで使用してきた非吸収性軟骨代替物質は、生体内で皮膚怪死、炎症反応といった各種副作用および合併症などの問題を発生させる。その結果、自家軟骨移植が最も良いものと認められている実情である。
本発明は、前述した問題点を改善するためのもので、その目的は、外壁に半透膜が形成されたスキャフォルドを提供することにある。
図1に示すように、本発明に係るスキャフォルドは、
(i)生分解性高分子を有機溶媒に溶解させて高粘性の高分子溶液を製造する段階と、
(ii)発泡性塩を高分子溶液に混合し、高分子/有機溶媒/塩が混合された高分子ゲルを製造する段階と、
(iii)高分子ゲルを所望の形状と大きさのモールドで成形する段階と、
(iv)高分子/塩/有機溶媒が混合された高分子ゲルから有機溶媒を除去する段階と、
(v)高分子/塩の混合物を溶媒に浸漬させて塩を浸出し発泡させる段階と、
(vi)洗浄する段階とを含む。
特に、前記二重多孔性構造を構成する細孔および微細細孔の場合、使用される有機溶媒の比率を調節し、一定の大きさを有する細孔型固体粒子を用いて細孔および微細細孔を構成する。
この際、前記ジメチルスルホキシドが溶出し、スキャフォルド上に微細細孔が形成される。
前述したスキャフォルドの製造方法によって製造されたスキャフォルドを用いて、半透膜を含むスキャフォルドを製造する方法は、図2に示すように、
(i)少なくとも一つ以上のスキャフォルドそれぞれに、再生しようとする組織細胞を移植する段階と、
(ii)組織細胞の移植されたスキャフォルドを、所望の形状と大きさのモールドで製造された容器に整列する段階と、
(iii)組織細胞を含んだそれぞれのスキャフォルドが整列された目的生体組織の形に製造された容器に半透膜剤を添加した後、架橋剤を用いて前記半透膜剤を架橋結合させることにより、前記モールドで製造された容器に充填されているそれぞれのスキャフォルドを結合させる段階とを含む。
塩化メチル(ドクサン化学、韓国)90%とジメチルスルホキシド(Sigma、米国)10%の混合溶液に、乳酸(Sigma、米国)とグリコール酸(Sigma、米国)を75:25の重量比とした分子量90,000〜126,000のPLGAを溶媒基準重量比10%で溶解させた。
その後、前記試料を蒸留水で3時間洗浄した後、乾燥機で数日間乾燥させてスキャフォルドを製造した。
(i)スキャフォルドへの組織細胞の接種
実施例1によって製造されたスキャフォルドを直径2mm、厚さ1mmに切断した後、前記切断されたスキャフォルドに、ウサギから分離した軟骨細胞1.0×106cells/mlを接種した。
濃度3%のアルギン酸ナトリウム(Sigma、米国)が含まれた溶液に、アルギン酸ナトリウム混合溶液と同量のDMEM(JBI、韓国)(4mlの抗菌/抗真性溶液とFBS(Sigma、米国)を含む)を添加して混合した。
(細胞増殖の評価)
実施例3によって製造されたビードを、温度37℃と二酸化炭素濃度5%の湿潤雰囲気で90rpmの攪拌器(shaker)速度で培養し、3〜4日間隔で培地を交替した。その後、7日、14日、21日、31日間前記軟骨細胞の増殖を走査顕微鏡(SEM)(S-800、Hitachi、日本)で測定し、DNAの量を発光(fluorescence)(Luminescence Spectrometer LS50B、PERKIN ELMER、英国)を用いて測定した。
前記(ii)による、軟骨細胞が接種されている、外壁に半透膜が形成されたスキャフォルドをヌードマウスの背部位表皮の下に利殖して体内における細胞増殖の様相を観察した。その結果を図9に示した。
Claims (13)
- 組織細胞を移植した後、成長させて生体組織を再生させるスキャフォルドにおいて、
前記スキャフォルドの外壁に半透膜が形成されていることを特徴とする半透膜を含むスキャフォルド。 - 前記半透膜がアルギネート、多糖類、キトサン、寒天パウダーおよびゼラチンの中から選択されることを特徴とする請求項1に記載の半透膜を含むスキャフォルド。
- 前記スキャフォルドが1〜3mmの大きさを有することを特徴とする請求項1に記載の半透膜を含むスキャフォルド。
- 少なくとも一つ以上のスキャフォルドを所望の形状と大きさのモールドに整列する段階と、
前記モールドに架橋剤および半透膜剤の混合溶液を添加して半透膜剤を架橋結合させることにより、スキャフォルドの外壁に半透膜を形成させる段階とを含むことを特徴とする半透膜を含むスキャフォルドの製造方法。 - 前記半透膜剤がアルギネート、多糖類、キトサン、寒天パウダーおよびゼラチンの中から選択されることを特徴とする請求項4に記載の半透膜を含むスキャフォルドの製造方法。
- 前記架橋剤が塩化カルシウム、トリポリリン酸塩およびグルタアルデヒドの中から選択されることを特徴とする請求項4に記載の半透膜を含むスキャフォルドの製造方法。
- 前記モールドがテフロン(登録商標)からなることを特徴とする請求項4に記載の半透膜を含むスキャフォルドの製造方法。
- 少なくとも一つ以上のスキャフォルドに、再生しようとする組織細胞を移植する段階と、
組織細胞の移植されたスキャフォルドを、所望の形状と大きさのモールドで製造された容器に整列する段階と、
モールドで製造された容器に架橋剤および半透膜剤を添加し、前記モールドで製造された容器に充填されているそれぞれのスキャフォルドの外壁に半透膜を形成させて結合させる段階と、
前記架橋剤によって結合したスキャフォルドの内部に栄養分を供給して組織細胞を増殖させる段階とを含むことを特徴とする生体組織の製造方法。 - 前記半透膜剤がアルギネート、多糖類、キトサン、寒天パウダーおよびゼラチンの中から選択されることを特徴とする請求項8に記載の生体組織の製造方法。
- 前記架橋剤が塩化カルシウム、トリポリリン酸塩およびグルタアルデヒドの中から選択されることを特徴とする請求項8に記載の生体組織の製造方法。
- 前記モールドがテフロン(登録商標)からなることを特徴とする請求項8に記載の生体組織の製造方法。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の半透膜を含むスキャフォルドによって製造された生体組織。
- 請求項8〜11の何れか1項に記載の生体組織の製造方法によって製造された生体組織。
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