KR100751733B1 - 겔 방사 성형법을 이용한 조직공학용 다공성 고분자지지체의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조직공학용 다공성 고분자 지지체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 고분자를 유기용매에 용해시키고 이를, 회전하고 있는 주형 샤프트(shaft)에 의해 교반되는 비용매로 방사하여 상 분리되는 겔 상태의 고분자 섬유가 회전하고 있는 주형 샤프트에 감기면서 성형이 되도록 하여 다공성 고분자 지지체를 제조한다. 본 발명의 다공성 고분자 지지체 제조 방법에 따르면, 공극 사이의 상호연결성이 우수하면서도 기계적 강도 및 세포 주입 효율이 높아서 조직공학용으로 적합한 다공성 고분자 지지체를 얻을 수 있다.
다공성 고분자 지지체, 겔방사 성형법, 성형장치, 고분자, 조직재생

Description

겔 방사 성형법을 이용한 조직공학용 다공성 고분자 지지체의 제조 방법{METHOD OF PREPARING POROUS POLYMER SCAFFOLD FOR TISSUE ENGINEERING USING GEL SPINNING TECHNIQUE}
도 1은 본 발명에 따른 겔 방사 성형법을 이용한 조직공학용 다공성 고분자 지지체 제조 공정의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 겔 방사 성형장치의 모식도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 튜브형 PLCL 다공성 고분자 지지체의 외형 사진.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 튜브형 PLCL 다공성 고분자 지지체 표면의 주사전자현미경 사진(SEM)(40배 확대).
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 튜브형 PLCL 다공성 고분자 지지체 표면의 주사전자현미경 사진(200배 확대).
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 튜브형 PLCL 다공성 고분자 지지체 단면의 주사전자현미경 사진(40배 확대).
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 튜브형 PLCL 다공성 고분자 지지체 단면의 주사전자현미경 사진(200배 확대).
도 8은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 시트형 PLLA 다공성 고분자 지지체의 외형 사진.
도 9는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 시트형 PLLA 다공성 고분자 지지체 표면의 주사전자현미경 사진(40배 확대).
도 10은 본 발명의 실시예 1과 비교예 1에서 제조된 PLCL 다공성 고분자 지지체의 세포주입효율을 나타낸 그래프.
본 발명은 겔 방사 성형법을 이용한 조직공학용 다공성 고분자 지지체의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 공극간 상호연결성이 우수하여 세포주입 효율이 높을 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수하여 조직공학용으로 적합한 다공성 고분자 지지체(scaffold)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고분자는 의료용 생체 재료로 광범위하게 이용되어 왔으며 조직재생을 목적으로 하는 조직공학용 지지체의 재료로도 사용되고 있다.
조직공학용 지지체는 이식거부, 세포독성, 염증반응 등을 유발하지 않아서 생체 적합한 성질을 가져야 할 뿐만 아니라, 세포 주입 및 세포 증식 유도 효율이 높고 물질전달이 용이하도록 공극(pore)의 크기가 일정하고 공극률이 좋고 공극 사이의 상호연결성(interconnectivity)이 우수하며, 지지체로 역할을 수행하기 위하여 생체내의 압력을 견딜 수 있는 높은 기계적 강도를 지녀야 한다.
지금까지 고분자 다공성 지지체를 제조하기 위해 다양한 방법들, 예들 들어 고분자 용액을 염화나트륨과 혼합하여 건조한 후 염화나트륨을 물에 용해시키는 염침출법(Solvent-casting/particle-leaching method: Mikos et al., Polymer, 35, 1068 (1994)), CO2 가스를 이용하여 고분자를 팽창시키는 방법(Gas foaming method: Harris et al., J. Biomed. Mater. Res., 42, 396 (1998)), 고분자 용액과 발포성 염을 혼합하여 건조한 후 물 또는 산성 용액에서 발포성 염을 발포하여 지지체를 제조하는 방법(Gas foaming salt method: Nam, et al., J. Biomed. Mater. Res., 53, 1 (2000)), 고분자 섬유로 부직포를 제조하는 방법(Fiber extrusion and fabric forming process: Paige et al., Tissue Engineering, 1, 97 (1995)), 고분자 용액에 함유되어 있는 용매를 비용매 속에 담그어 상 분리시키는 상 분리법(liquid-liquid phase separation method: Schugens, et al., J. Biomed. Mater. Res., 30, 449 (1996)), 고분자 용액과 비용매가 혼합된 유화용액을 액체질소에 급속 냉동시켜 동결건조하는 유화동결건조법(Emulsion freeze-drying method: Whang et al., Polymer, 36, 837 (1995)), 고분자 용액을 전기장 하에서 직접 방사하여 섬유상 지지체를 제조하는 압전방사법(Electrospinning method: Matthews et al., Biomacromolecules, 3, 232 (2002)) 등이 시도되어 왔다.
그러나, 상기 방법들에 의해 제조되는 지지체는 세포의 점착과 증식을 유도하여 3차원적인 조식재생을 목적으로 하는 생체 조직공학용으로 사용되기에는 많은 문제점이 있다.
예를 들어, 염침출법이나 발포법에 의해 제조된 스폰지형 지지체는 공극의 크기와 공극률은 우수하지만 강도가 약하고, 압전방사법에 의해 제조된 섬유형 지지체는 공극률은 우수하나 공극의 크기가 작아서 삼차원적으로 세포 배양이 어려운 단점이 있다.
또한, 기존에는 폴리글리콜산(PGA), 폴리(락트산-co-글리콜산)(PLGA) 등과 같은 생분해성 지방족 폴리에스테르를 용융방사법을 통하여 부직포 형태의 지지체를 제조하기도 하였으나, 그 기계적 강도가 매우 낮아 조직공학용으로 사용하기 어렵다는 한계를 가진다. 따라서, 부직포를 원하는 형태로 유지시키기 위해 폴리락트산(PLA)을 용해시킨 메틸렌클로라이드와 같은 유기용매 중에 담군 후 꺼내어 여분의 PLA 용액을 제거하고 오븐에서 건조시켜 섬유 사이를 접착시키는 방법으로 가공하기도 하였으나, 고분자의 종류에 따른 용매의 선택, 온도의 조절, 고분자끼리의 혼합성 등 여러 조건을 검토해야 하므로 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 공극의 크기가 균일하고 공극간 상호연결성이 우수하여 세포주입 효율이 높을 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수하여 조직공학용으로 적합한 다공성 고분자 지지체를 간단하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, (ⅰ) 생체 적합성 고분자를 유기용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계, (ⅱ) 단계 (ⅰ)에서 얻어진 고분자 용액을 회전하고 있는 샤프트에 의해 교반되는 비용매로 방사하여 비용매 중에서 고분자 겔을 형성하는 단계, (ⅲ) 단계 (ⅱ)에서 형성되는 고분자 겔이 회전하 고 있는 샤프트에 감기도록 하여 다공성 고분자 지지체로 성형하는 단계, 및 (ⅳ) 단계 (ⅲ)에서 얻어진 다공성 고분자 지지체를 건조시켜 유기용매를 제거하는 단계를 수행하는 것을 포함하는, 다공성 고분자 지지체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는 또한, 상기 방법에 따라 제조된 1 내지 800 미크론의 공극 크기 및 40 내지 99 ％의 공극률을 갖는 다공성 고분자 지지체를 제공한다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 다공성 고분자 지지체 제조 방법은, 주형 샤트프에 의해 교반되는 비용매로 방사되는 고분자 섬유가 고분자 겔로 상 분리되는 동시에 회전하고 있는 샤프트로 감기면서 다공성 지지체로 성형이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 겔 방사 성형법을 이용한 다공성 고분자 지지체의 제조 공정의 한 예를 도 1에 나타내었다.
구체적으로, 샤프트가 비용매에 담궈지도록 성형장치를 설치하고 샤프트를 회전시킨다. 생체적합성 고분자를 유기용매에 용해시켜 고분자 용액을 준비하고 이를, 실린지(syringe) 등과 같은 방사노즐을 통하여 5 내지 50 ㎖/분의 속도로 샤프트에 의해 교반되고 있는 비용매로 낙하 방사시키면 방사되는 고분자 용액은 비용매 중에서 겔 상태의 섬유로 상 분리되면서 일정궤도로 회전하고 있는 샤프트를 주형으로 하여 감기게 되고 감기는 섬유 사이에 접착이 일어나면서 다공성 고분자 지지체로 성형이 된다. 이 때, 고분자 용액은 무게/부피비 기준으로 1 내지 20% 범위인 것이 바람직하다. 이어서, 성형된 다공성 고분자 지지체를 상온 또는 진공 건조시켜서 유기용매를 제거함으로써 다공성 고분자 지지체를 제조한다.
본 발명에서, 겔 방사 성형장치로는 도 2에 나타내 바와 같은, 공전구동 장치, 자전구동 장치 및 상하구동 장치와, 이들 장치에 의해 공전 및 자전 회전운동과 상하운동을 하는 샤프트를 구비한 성형장치를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 성형장치는 설치면에 수직으로 최상부에 위치한 공전구동기(1)와, 상기 공전구동기에 연결된 주축(2)을 갖는 공전구동장치와, 상기 주축(2)에 결합되어 주축과 함께 회전하는 제1 연결판(3)과, 상기 제1 연결판에 회전 가능하게 설치된 회전판(4)과, 회전판(4)을 회전시키는 상하구동기(5)와, 상기 회전판(4)에 연결되어 있는 아암(7)을 갖는 상하구동장치와, 아암(7)과 자전구동기(11)를 연결하는 제2 연결판(10)과, 상기 제2 연결판(10)에 상면에 결합되어 제1 연결판(3)의 연결홈(9)을 관통하여 활주가능하게 연장되어 있고 상부에서 수평고정대(8)에 의해 고정되어 있는 한 쌍의 수직연결지주(6)와, 제2 연결판(10)에 설치된 자전구동기(11)를 갖는 자전구동장치와, 자전구동기(11)에 결합된 샤프트(12)를 포함한다.
이와 같은 구성에 의해, 샤프트(12)는 공전구동장치에 의해 주축(2)을 중심으로 공전운동을 하고, 상하구동장치에 의해 상하운동을 하면서 자전구동장치에 의해 자전운동을 할 수 있다. 주형 샤프트의 공전, 자전 및 상하운동 속도는 각각 50 내지 300 rpm, 50 내지 500 rpm 및 50 내지 300 rpm 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 성형 장치를 이용할 경우 주형 샤프트가 자전, 공전 및 상하 운동을 모두 수행하게 되어, 방사된 섬유가 샤프트의 한쪽에 뭉치지 않고 골고루 감기게 되는 잇점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 겔 방사 성형장치는, 동상 모터 등으로 구현가능한 공전구동기, 상하구동기 및 자전구동기의 속도를 독립적으로 조절할 수 있어, 3 개의 구동기의 속도를 적절히 조절함으로써 주형 샤프트에 겔 상 고분자 섬유가 감기는 속도와 방향성을 조절할 수 있다. 또한, 샤프트의 형태, 크기 및 두께를 조절함으로써 다공성 고분자 지지체를 용도에 맞는 모양을 가지는 다공성 고분자 지지체를 제조할 수 있는데, 예들 들어 튜브형 지지체 제조에는 원통형의 샤프트를, 시트형 지지체 제조에는 방패형의 샤프트를 사용할 수 있고, 튜브의 직경은 원통형 샤프트의 직경을, 시트의 두께는 방패형 샤프트의 두께를 적절하게 선택함으로써 조절할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 고분자는 이식거부, 염증반응 및 세포독성을 유발하지 않는 생체 적합성 고분자, 예를 들면 생분해성 또는 비분해성 합성고분자, 생분해성 천연고분자, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 고분자의 종류와 분자량에 따라 제조된 다공성 지지체의 밀도, 공극의 구조 및 공극률 등이 영향을 받으므로, 다공성 지지체의 용도에 맞는 고분자를 적절하게 선택하여 사용하도록 한다. 사용되는 고분자의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 중량 평균 분자량(Mw)이 5,000 내지 1,000,000 범위가 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 분자량을 가지는 고분자는 점성이 너무 낮거나 높아서 섬유의 공극 조절이 용이하지 않고 특히, 5,000 미안의 분자량을 가지는 고분자는 기계적 물성이 너무 약해서 생체재료로의 사용이 부적합하다.
상기 생분해성 합성고분자로는 폴리(L-락트산)(PLLA), 폴리(D,L-락트산)(PDLA)，폴리글리콜산(PGA)，폴리카프로락톤(PCL)，폴리트리메틸렌카보네이트，폴리디옥산온, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리오르토에스테르，폴리하이드록시에스테르, 폴리프로필렌퓨마레이트, 폴리파스파젠 및 폴리안하이드라이드 등을 예로 들 수 있고, 비분해성 합성고분자로는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌옥사이드 등을 예로 들 수 있고, 생분해성 천연고분자로는 콜라겐, 피브린, 키토산, 히알론산, 셀룰로오스, 폴리아미노산, 피브로인, 세리신 및 이들의 유도체 등을 예로 들 수 있으나, 이로 제한되지 않는다.
또한, 상기 단일 고분자뿐만 아니라 2 종류 이상의 단량체를 가진 고분자 중합체, 예를 들면 폴리(락트산-co-글리콜산)(PLGA), 폴리(L-락트산-co-카프로락톤)(PLCL) 등과 같은 공중합체, 또는 2 종류 이상의 고분자 혼합물, 예를 들면 PLLA, PDLA, PGA, PLGA 등에서 선택되는 합성 고분자와 콜라겐과 같은 천연 고분자의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 고분자를 용해시키는데 사용되는 유기용매로는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 아세트산, 에틸아세테이트, 디메틸카보네이트, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있으나, 이로 제한되지 않는다.
고분자 용액을 비용매로 방사시 겔 상태의 고분자 섬유가 비용매 중에서 적절한 속도로 응고되어야 균일하고 상호연결성이 우수한 다공성 고분자 지지체를 얻을 수 있으므로, 고분자를 녹인 용매와 쉽게 혼합되면서 방사되는 고분자가 젤 상태로 상 분리가 적절한 속도로 일어나는 비용매를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 비용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 헵탄 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있으나, 이로 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 다공성 고분자 지지체 제조 방법은 고분자, 유기용매 및 비용매의 종류, 고분자 용액의 농도 및 방사속도, 샤프트의 회전속도 등을 조절함으로써 다공성 고분자 지지체의 특성을 조절할 수 있다. 예들 들어, 공극률, 공극간 상호연결성 등은 고분자 용액의 농도가 낮은 조건에서 증가하고, 기계적 강도는 고분자 용액의 농도가 높은 조건에서 증가한다. 또한, 고분자 용액의 방사 속도와 샤프트의 회전속도를 조절하여 샤프트에 섬유가 감기는 속도와 방향성을 조절할 수 있고 이를 통하여 지지체의 공극 특성과 기계적 강도를 조절할 수 있다. 상기한 모든 요소를 다각적으로 고려함으로써 다공성 고분자 지지체의 공극 크기를 1 내지 800 미크론, 공극률을 40 내지 99% 범위로 조절할 수 있어, 용도에 따라 공극 크기 및 공극률을 조절하여 다공성 고분자 지지체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은 고분자 용액의 방사와 동시에 다공성 지지체로 성형이 되므로 제조 공정이 간단하고, 주형 샤프트의 형태와 크기를 조절함으로써 용도에 맞는 형태와 크기를 가지는 다공성 지지체로 쉽게 성형할 수 있다는 장점도 가진다.
제조 공정에서 다양한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다. 예들 들어, 시간차를 두고 이종의 고분자를 방사함으로써 조성과 배열이 다른 고분자에 의해 다층구조를 가지는 다공성 고분자 지지체를 제조할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 방법에 따르면 상 분리된 고분자 섬유들이 회전 하는 샤프트에 감기면서 섬유의 다양한 지점에서 접착이 일어나게 되고 이에 의해 섬유간에 강한 상호작용이 발생하게 되므로 제조되는 다공성 고분자 지지체의 기계적 강도가 우수하다는 특징을 가진다.
또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체의 공극은 그 크기가 균일하고 폐쇄적으로 분리되어 있지 않고 상호연결되어 있는 3차원적 구조를 가지므로 세포 주입 및 세포 증식 효율이 높고 공극을 통한 물질의 확산 등이 유리하여 세포배양, 조직재생 등의 효율이 높다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체는 인공혈관, 인공식도, 인공신경, 인공심장, 인공심장판막, 인공피부, 인공근육, 인공뼈, 인공인대, 인공호흡기관 등의 인공조직이나 인공장기의 재료로 유리하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 장기 또는 조직에서 유래한 기능성 세포와 함께 하이브리드 조직으로 제조함으로써 세포 기능 유지 및 조직 재생에 이용할 수 있고 약물전달담체로도 사용될 수 있는 등 그 용도가 다양하다.
이하 본 발명을 다음의 비교예 및 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
중량 평균 분자량(Mw)이 340,000인 PLCL(단량체의 조성 50:50)을 클로로포름에 용해시켜 10% 농도(무게/부피 비)의 고분자 용액을 얻고, 이를 실린지(syringe)에 주입하였다. 약 5 ℓ의 메탄올과 헥산의 혼합 용매(1:1 부피비)가 들어있는 용 기에, 샤프트가 상기 비용매 중에 담궈지도록 도 2에 나타낸 바와 같은 성형장치를 설치하고, 샤프트를 100 rpm, 150 rpm, 100 rpm의 속도로 각각 자전, 공전 및 상하운동시켰다. 이 때, 샤프트로는 그 직경이 10, 6, 5 및 2 mm인 4 가지 원통형 샤프트를 사용하였다. 실린지에 주입된 고분자 용액을 실린지 펌프를 이용하여 샤프트에 의해 교반되고 있는 비용매에 10 ㎖/분의 속도로 낙하 방사시켜 고분자 겔로 상 분리되면서 비용매 내에서 자전, 공전 및 상하운동을 하는 샤프트에 휘감기면서 다공성 고분자 지지체로 성형되었다. 성형된 다공성 고분자 지지체를 진공건조기에서 건조시켜 도 3과 같은 내경이 각각 10, 6, 5 및 2 mm이고 두께가 1 mm인 4 종류의 튜브형 다공성 고분자 지지체를 제조하였다.
제조된 지지체를 구성하는 개별 섬유의 직경을 측정한 결과 40 내지 100 미크론이고, 공극 크기는 50 내지 150 미크론이며, 수은 주입 공극측정기로 측정한 공극률(porosity)은 약 60 내지 70%이었다. 인스트론(Instron)으로 500 뉴우튼(N)의 로드 셀을 분당 10 mm의 속도로 지지체의 원주방향으로 당기면서 인장강도, 인장율 및 탄성계수를 측정하여 지지체의 기계적 물성을 확인하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 다공성 고분자 지지체의 복원력은, 본래 길이의 400% 까지 당겼을 때 98% 이상 유지되었다.
또한, 본 발명의 방법으로 제조된 다공성 고분자 지지체의 표면을 주사전자현미경(scanning electron microscope)으로 관찰하고 그 결과를 도 4(40배 확대) 및 도 5(200배 확대)에, 지지체의 단면을 관찰한 결과를 도 6(40배 확대) 및 도 7(200배 확대)에 나타내었다. 그 결과, 본 발명의 방법으로 제조된 다공성 고분자 지지체는 섬유들이 적당하게 접착되어 있으며 공극간의 상호연결성이 매우 우수하며 공극 크기가 균일한 것을 확인할 수 있다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 고분자 지지체를 제조하였으나, 중량 평균 분자량(Mw)이 150,000인 PLLA을 클로로포름에 용해시켜 5% 농도(무게/부피 비)로 제조된 고분자 용액을 사용하고 메탄올을 비용매로 사용하였다. 이 때, 방패형 샤프트를 사용하여 도 8에 나타낸 바와 같은 가로 길이가 32 mm이고 두께가 2 mm인 시트형 다공성 고분자 지지체를 제조하였다.
제조된 지지체를 구성하는 개별 섬유의 직경을 측정한 결과 50 내지 100 미크론이고, 공극 크기는 50 내지 150 미크론이며, 수은 주입 공극측정기로 측정한 공극률(porosity)은 약 60 내지 70% 이었다. 또한, 본 발명의 방법으로 제조된 다공성 고분자 지지체의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 도 9(40배 확대)에 나타내었다. 상기 도 9로 부터 본 발명의 방법으로 제조된 다공성 고분자 지지체는 섬유들이 적당하게 접착되어 있으며 공극간의 상호연결성이 매우 우수하며 공극 크기가 균일한 것을 확인할 수 있다.
비교예 1
중량 평균 분자량(Mw)이 340,000인 PLCL(50:50)을 클로로포름에 용해시켜 20%(무게/부피 비)의 고분자 용액을 얻었다. 상기 고분자 용액에 100 내지 200 미크론 입자 크기의 염화나트륨을, 염화나트륨/PLCL 중량비가 90 wt(％) 되도록 첨가 하고 혼합기(Voltex mixer)로 균일하게 혼합하였다. 제조된 고분자 용액을 압출기로 압출성형한 후 7일 동안 완전 건조시켰다. 이를 증류수에 넣어 시편 내부에 존재하는 염화나트륨을 완전히 용출시키고 동결 건조함으로써 다공성 고분자 지지체를 제조하였다.
본 발명의 실시예 1의 겔 방사 성형법으로 제조된 다공성 고분자 지지체의 기계적 물성을 비교예 1의 압출성형법으로 제조된 다공성 고분자 지지체와 인장강도, 탄성계수 및 인장율에서 비교하여 하기 표 1에 나타내었다. 시편은 모두 가로 2 cm와 세로 0.5 cm로 절단하여 사용하였다.
인장율(%) 인장강도(MPa) 지지체 두께(mm) 탄성계수(MPa)
젤방사성형법 (실시예1) 534 4.50 0.96 1.376
압출성형법 (비교예 1) 442 1.17 0.94 0.232
상기 표 1로부터, 본 발명의 방법에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체(실시예 1)가 기존의 압출성형법으로 제조된 다공성 고분자 지지체(비교예 1)에 비해 인장강도는 약 4 배, 탄성계수는 약 6 배 높은 기계적 강도를 가짐을 알 수 있다.
실험예 1: 세포주입 효율 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 다공성 고분자 지지체의 삼차원 세포 배양의 적합성을 다음 방법으로 확인하였다.
토끼의 평활근 세포를 효소법(Michael et al., In vitro Cell. Dev. Biol., 39, 402 (2003))으로 분리하고, 분리된 세포를 제조된 다공성 고분자 지지체에 주입한 뒤, WST-8(2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt)을 이용하여 세포 생존 활성을 분석하여 세포주입 효율(cell seeding efficiency)로 측정하였다.
고농도(3.5x106 cells/㎤)(a)와 저농도(3.5x105 cells/㎤)(b)의 세포 농도에서 각각 측정하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다. Ext는 압출성형법(비교예 1)에 의해 제조된 다공성 고분자 지지체의 세포주입 효율을, Gel-sp는 본 발명에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체의 세포주입 효율을 나타낸다. 그 결과, 본 발명의 방법에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체(실시예 1)가 기존의 압출성형법에 따라 제조된 다공성 고분자 지지체(비교예 1)보다 세포 주입효율이 약 2 내지 3배 높은 것을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공극의 크기가 균일하고 공극사이의 상호연결성이 우수하며 기계적 강도가 높아 효과적인 세포 주입과 세포 증식 유도로 3차원적 생체조직 재생에 유리하게 사용될 수 있는 다공성 고분자 지지체를 간단하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 주형 샤프트의 형태와 크기에 따라 혈관, 식도, 신경 등의 재생에 유리한 튜브형 지지체 또는 피부, 근육 등의 재생에 유리한 시트형 지지체로 자유롭게 성형이 가능하다.

Claims (10)

  1. (ⅰ) 생체 적합성 고분자를 유기용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계,
    (ⅱ) 단계 (ⅰ)에서 얻어진 고분자 용액을 회전하고 있는 샤프트에 의해 교반되는 비용매로 방사하여 비용매액 중에서 고분자 겔을 형성하는 단계,
    (ⅲ) 단계 (ⅱ)에서 형성되는 고분자 겔이 회전하고 있는 샤프트에 감기도록 하여 다공성 고분자 지지체로 성형하는 단계, 및
    (ⅳ) 단계 (ⅲ)에서 얻어진 다공성 고분자 지지체를 건조시켜 유기용매를 제거하는 단계
    를 포함하는, 다공성 고분자 지지체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 고분자 겔 형성 단계 (ⅱ)와 성형 단계 (ⅲ)이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 생체 적합성 고분자가 생분해성 합성고분자, 비분해성 합성고분자, 생분해성 천연고분자, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서，생분해성 합성고분자가 폴리(L-락트산), 폴리(D,L-락트산), 폴리글리콜산(PGA)，폴리카프로락톤(PCL)，폴리트리메틸렌카보네이트，폴리디옥산온, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리오르토에스테르, 폴리하이드록시에스테르, 폴리프로필렌퓨마레이트, 폴리파스파젠, 폴리안하이드라이드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서，비분해성 합성고분자가 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 생분해성 천연고분자가 콜라겐, 피브린, 키토산, 히알론산, 셀룰로오스, 폴리아미노산, 피브로인, 세리신 및 이들의 유도체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 유기용매가 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 아세트산, 에틸아세테이트, 디메틸카보네이트, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 비용매가 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 헵탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 샤프트가 공전과 자전 운동을 하는 동시에 상하로 이동하면서 회전하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  10. 삭제
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