KR101234276B1

KR101234276B1 - 생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법

Info

Publication number: KR101234276B1
Application number: KR1020110074542A
Authority: KR
Inventors: 조예경; 김수동; 연주헌; 전누리
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-18
Also published as: KR20130013119A

Abstract

본 발명은 생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법에 관한 것으로서, 상기 생체 외 혈관 생성 장치는 혈관을 생성하기 위한 제1세포의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 패터닝되는 적어도 하나 이상의 패턴부와, 상기 패턴부 외에서 상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질이 패터닝되는 코팅부가 마련되는 기판 및 상기 기판상에 상기 제1세포의 배양을 위한 하이드로젤이 충전되는 공간을 제공하는 공간부를 포함하고, 상기 하이드로젤은 상기 제1세포를 공동 배양하기 위한 제2세포를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포는 상기 공간부에 충전된 하이드로젤에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법{DEVICE FOR IN VITRO BLOOD VESSEL FORMATION AND METHOD FOR BLOOD VESSEL FORMATION USING THEREOF}

생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 형상의 혈관 및 혈관 네트워크를 생성하는 생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법에 관한 것이다.

혈관 신생을 통한 암 전이 연구 또는 약물 테스트와 같은 혈관과 관련된 연구를 생체 외(in vitro)에서 효과적으로 수행하기 위해서는 실제 혈관과 유사한 혈관 구조를 생체 외에서 구현해내는 것이 매우 중요하다.

종래의 생체 외 혈관 생성 방법 중 혈관의 형상을 한 채널을 제작하여 채널 벽에 세포를 부착시켜 배양하는 시스템(Microvascular Research 71, 185-196, 2006)은 채널 제작을 하는데 있어서 시간과 비용이 많이 들며 인위적으로 혈관 형상을 제공한다는 단점이 있었다.

다른 한편으로 단순한 사각형 채널 내에 세포와 하이드로젤을 로딩하여 혈관을 형성하는 방법(Tissue engineering: Part A 16(7), 2255-2263, 2010)은 혈관과 혈관 사이의 상호 작용을 관찰할 수 없으며, 다른 세포와의 공동 배양이 어렵다는 단점이 있었다.

세포 부착 유도 물질의 패턴에 혈관 내피 모세포(Endothelial progenitor cell)를 하이드로젤 하에서 배양시키는 방법(Soft matter 6, 5109-5119, 2010)은 혈관의 가장 확실한 특성인 3차원 튜브를 형성하지 못하므로 실제 혈관에 대한 약물 테스트 결과를 대변하지 못한다는 단점이 있었다.

이에 동물 실험을 하지 않고서도 실제 생체 내 환경과 유사한 환경에서 혈관과 관련된 연구 또는 약물 테스트를 수행할 수 있도록, 생체 외에서 실제 혈관과 유사한 혈관을 생성하는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일 혈관과 네트워크로 구성된 혈관 간의 비교 및 생성된 혈관 사이의 상호 작용의 관찰 등이 가능하도록, 3차원 튜브로 형성되는 혈관뿐만 아니라 다양한 형상을 갖는 혈관 네트워크를 체외에서 생성하는 생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생체 외 혈관 생성 장치는, 혈관을 생성하기 위한 제1세포의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 패터닝되는 적어도 하나 이상의 패턴부와, 상기 패턴부 외에서 상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질이 패터닝되는 코팅부가 마련되는 기판; 및 상기 기판상에 상기 제1세포의 배양을 위한 하이드로젤이 충전되는 공간을 제공하는 공간부; 를 포함하고, 상기 하이드로젤은 상기 제1세포를 공동 배양하기 위한 제2세포를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포는 상기 공간부에 충전된 하이드로젤에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생체 외 혈관 생성 방법은, (a) 혈관을 생성하기 위한 제1세포의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 마련되는 적어도 하나의 패턴부와, 상기 패턴부 외에서 상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질이 마련되는 코팅부를 기판상에 패터닝하는 단계; (b) 상기 제1세포의 증식을 위하여 상기 패턴부에 상기 제1세포를 2차원상으로 부착하는 단계; 및 (c) 상기 기판상에 마련되는 공간부에 상기 제1세포의 배양을 위한 하이드로젤을 충전하는 단계; 를 포함하고, 상기 하이드로젤은 상기 제1세포를 공동 배양하기 위한 제2세포를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포는 상기 공간부에 충전된 하이드로젤에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 생체 외 혈관 생성 장치 및 이를 이용한 혈관 생성 방법에 의하면, 세포의 배양 환경을 단순화시켜 간단한 과정만으로도 3차원의 튜브 형상을 갖는 혈관을 생성할 수 있으므로 생체 외 혈관 생성에 있어서 시간과 비용을 절약할 수 있으며 여러 가지 약물 테스트를 고효율로 수행할 수 있고 여러 개의 혈관에 대한 반응을 실시간으로 측정할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 생체 외 혈관 생성 장치를 이용하면, 고효율의 약물 테스트 수행이 가능한 약물 테스트 키트의 제조가 가능할 것이다.

또한, 혈관을 생성하는 세포가 부착되는 패턴의 형상을 다양화함으로써 여러 가지 혈관 형상 및 혈관 네트워크를 모사할 수 있다. 이로 인하여 모세혈관상(capillary bed)의 형성이 가능하며 5-200um 가량의 혈관까지 다양한 직경을 갖는 혈관을 하나의 배양환경에서 모사할 수 있으므로, 체내 혈관계를 보다 실제와 같은 환경으로 모사할 수 있다.

또한, 혈관과 혈관 사이가 하이드로젤로 충전되어 있으므로 세포 간의 신호전달에 제약이 없으며, 이로 인하여 혈관과 타세포, 혈관과 혈관 등의 상호 작용을 관찰할 수가 있다.

또한, 하이드로젤 내에 생성된 혈관을 하이드로젤과 함께 탈착할 수 있으며, 이를 이용하여 체내 임플란트, tumor angiogenesis (종양맥관형성)의 유도 및 관찰이 가능하다. 이를 통해 암의 성장을 억제하기 위한 치료법을 개발하는 데에 바탕을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에 하이드로젤이 충전된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 혈관 생성 과정을 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 7a 및 7b은 기판에 패턴부 및 코팅부가 패터닝된 상태를 나타낸 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성된 혈관의 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 생체 외 혈관 생성장치에서 생성된 혈관의 3차원 형광 현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성된 혈관의 가로 직경 및 세로 직경을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

그리고, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하여 본 발명의 생체 외 혈관 생성 장치의 구성을 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 생체 외 혈관 생성 장치는 패턴부(200) 및 코팅부(300)가 마련되는 기판(100), 하이드로젤(700)이 충전되는 공간을 제공하는 공간부(600)를 포함하여 구성된다. 상기 기판(100)은 글래스나 폴리머 재질로 형성될 수 있으며, 상기 패턴부(200)는 혈관을 생성하기 위한 제1세포(400)의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 패터닝되도록 상기 기판(100)상에 적어도 하나 이상 마련되고, 상기 코팅부(300)는 상기 패턴부(200) 외에서 상기 제1세포(400)의 부착을 차단하는 물질이 패터닝되도록 상기 기판(100)상에 마련된다.

그리고, 상기 기판(100)상에는 공간부(600)가 마련되는데, 상기 공간부(600)에는 상기 제1세포(400)의 배양을 위한 하이드로젤(700)이 충전된다. 상기 하이드로젤(700)은 상기 제1세포(400)를 공동 배양하기 위한 제2세포(500)를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부(200)에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포(400)는 상기 공간부(600)에 충전된 하이드로젤(700)에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성된다.

따라서, 본 발명에 따르면 먼저 상기 패턴부(200)에 혈관을 생성하기 위한 제1세포(400)를 2차원상으로 부착한 후, 이를 상기 하이드로젤(700)을 이용하여 3차원상으로 이동시켜 혈관을 형성하게 함으로써 생체 외에서 단일 혈관의 생성뿐 아니라 혈관 네트워크를 생성할 수 있다.

그리고, 사용자는 상기 패턴부(200)의 형상을 실험 등에 있어서 다양하게 형성할수 있다. 즉, 사용자는 본 발명인 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성되는 혈관 네트워크의 모양 및 개수 등을 조절할 수 있으므로 고효율의 약물 테스트 등이 수행될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에 하이드로젤(700)이 충전된 상태를 나타낸 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)상의 패턴부(200)에 상기 제1세포(400)가 2차원상으로 부착되면 상기 공간부(600)에는 하이드로젤(700)이 충전된다.

상술한 바와 같이, 상기 하이드로젤(700)은 상기 제1세포(400)를 공동 배양하기 위항 제2세포(500)를 포함하여 구성되는데, 상기 패턴부(200)에 부착된 제1세포(400)가 상기 하이드로젤(700)을 뻗어나가면서 증식, 성장하여 세포 융합(vascular fusion) 및 신생혈관형성(angiogenesis) 과정을 거쳐 혈관(10)을 생성하는 공간을 제공하기 위한 것이다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 혈관 생성 과정을 나타낸 개략적인 사시도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)상에 패턴부(200) 및 코팅부(300)를 패터닝하게된다. 즉, 상기 패턴부(200)는 혈관을 생성하기 위한 제1세포(400)의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 마련되도록 적어도 하나가 상기 기판(100)상에 패터닝되고, 상기 코팅부(300)는 상기 제1세포(400)의 부착을 차단하는 물질이 마련되도록 기판(100)상의 패턴부(200) 외의 면적에 패터닝된다.

상기 패턴부(200)의 너비 및 길이는 생성하고자 하는 혈관의 두께에 따라 조절할 수 있으며, 예를 들어 10 내지 500㎛, 10 내지 400㎛, 10 내지 300㎛ 또는 10 내지 200㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치의 기판(100)에 패턴부(200) 및 코팅부(300)가 패터닝된 상태를 나타낸 현미경 사진으로서, 도 7a를 참조하면 단일의 혈관을 생성하기 위하여 상기 패턴부(200)는 상기 기판(100)상에 직선 형상으로 패터닝되고, 도 7b를 참조하면 혈관 네트워크를 생성하기 위하여 상기 패턴부(200)는 상기 기판(100)상에 격자 형상으로 패터닝된다.

즉, 사용자는 상기 패턴부(200)의 형상을 실험 등에 있어서 다양하게 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성되는 혈관 네트워크의 모양 및 개수 등을 조절할 수 있으므로 고효율의 약물 테스트 등이 수행될 수 있다.

여기서 제1세포(400)의 부착을 유도하는 물질은 세포 부착 유도 단백질로 구성되는데, 예를 들어 동물의 세포 표면, 결합조직 및 혈액 등에 존재하는 세포 접착성 당단백질인 파이브로넥틴(fibronectin) 등이 사용될 수 있다.

그리고, 제1세포(400)의 부착을 차단하는 물질은 폴리라이신(poly-L-lysine)과 폴리에틸렌글라이콜(polyethyleneglycol)의 혼성 중합체(graft copolymer)인 PLL-g-PEG 등이 사용될 수 있다.

상기 기판(100)상에 상기 패턴부(200)와 상기 코팅부(300)가 패터닝된 후에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1세포(400)의 증식을 위하여 상기 패턴부(200)에 상기 제1세포(400)를 2차원상으로 부착한다. 여기서 상기 제1세포(400)는 내피 세포(endothelial cell) 또는 상피 세포(epithelial cell) 중 어느 하나일 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 제1세포(400)로서 HUVEC(Human Umbilical Vain Endothelial Cell)을 사용하였다.

그리고, 도 5를 참조하면 상기 패턴부(200)에 상기 제1세포(400)가 부착되고 난 후에는 상기 제1세포(400)를 3차원상의 혈관으로 배양시키기 위하여 상기 기판(100)상에 마련되는 공간부(600)에 상기 제1세포(400)의 배양을 위한 하이드로젤(700)을 충전한다.

즉, 상술한 바와 같이 상기 하이드로젤(700)은 상기 패턴부(200)에 2차원상으로 부착된 제1세포(400)가 3차원상으로 뻗어나가면서 증식, 성장하여 세포 융합(vascular fusion) 및 신생혈관형성(angiogenesis) 과정을 거쳐 혈관을 생성하는 공간을 제공하기 위한 것이다.

여기서, 상기 하이드로젤(700)은 콜라겐 젤, 피브린 젤, 마트리 젤, 자가 조립 펩타이드 젤 및 폴레에틸렌글리콜 젤 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하이드로젤(700)은 이들 중 어느 하나가 선택되어 사용되거나 이들 중 둘 이상을 혼합된 혼합젤의 구성을 가질 수 있다.

일 예에 따르면, 하이드로젤(700)의 구성은 아프로티닌(Aprotinin), 트롬빈(Thorombin)을 함유한 피브린(Fibrin) 젤이며 피브린 총량에 대하여 0~1mg/ml 농도의 콜라겐(Collagen) 혼합이 가능하다. 콜라겐의 농도에 따라 혈관의 생성 속도 및 직경을 조절할 수 있다. 피브린과 콜라겐의 혼합 젤 외에도 혼합되지 않은 콜라겐 또는 마트리젤(Matri gel) 등의 다양한 조성이 가능하며 생성하고자 하는 혈관의 체내 환경을 모사하는 데 있어서 유사한 젤을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 하이드로젤(700)은 상기 제1세포(400)를 공동 배양하기 위한 제2세포(500)를 포함하여 구성된다.

상기 제2세포(500)는 성상 세포, 아교 세포, 주피 세포, 섬유 아세포 및 평활근 세포 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 제2세포(500)는 제1세포(400)의 종류에 따라 이들 중 어느 하나를 선택하여 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제2세포(500)로서 폐섬유 아세포(Lung Fibroblast)가 사용되었다. 만약 생성하고자 하는 혈관이 뇌혈관인 경우 성상세포, 아교세포, 주피세포 또는 섬유아세포인 것이 바람직하고, 생성하고자 하는 혈관이 뇌혈관 이외의 혈관인 경우에는 섬유 아세포 또는 평활근 세포인 것이 바람직하다. 상기 제2세포(500)는 또한 암세포로 대체 가능하며 특히 혈관생성인자의 다량 생산이 가능한 암세포의 경우 혈관 생성을 유도할 수 있으리라 판단된다.

본 발명에 따르면, 제1세포(400)와 제2세포(500)의 비율을 조절함으로써 혈관 생성 효율과 배양 기간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 제2세포(500)로 사용된 폐섬유아세포의 경우, 총 배양 수가 제1세포(400)인 HUVEC과 같거나 높은 비율이 되도록 하면 배양기간이 짧아지며, 낮은 비율로 할 경우 배양 기간이 길어진다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 하이드로젤(700)은 상기 제2세포(500)뿐만이 아니라 상기 제1세포(400)의 성장을 위한 배지 및 혈관생성인자(VEGF, Vascular Endothelial Growth Factor)를 각각 또는 함께 포함하여 구성될 수 있다.

상기 배지 및 혈관생성인자의 추가는 상기 제1세포(400)의 성장, 증식 및 혈관 생성에 적절한 환경을 제공하기 위한 것으로서 그 종류 및 조성은 당업자에 의하여 적절히 선택할 수 있다.

예를 들어 상기 혈관생성인자는 혈관내피세포성장인자(VEGF, Vascular endothelial growth factor) 또는 상피세포성장인자(EGF, Epidermal growth factor) 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 하이드로젤(700)에 포함되는 제2세포(500)의 경우 제1세포(400)의 상호 거리가 가까울수록 빠른 반응을 유도할 수 있다. 도 5에 따르면 제2세포(500)가 하이드로젤(700)에 혼합되어 있는 것으로 예시되어 있으나, 제2세포(500)가 하이드로젤(700)에 반드시 혼합되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어 하이드로젤 상부에 고농도의 제2세포(500)를 배양함으로써 혈관생성인자의 확산을 통한 신호전달이 가능하다. 또는 제2세포(500)를 배양한 후 얻은 배지를 세포 대신 주입함으로써 혈관생성인자를 공급할 수 있다.

상기 기판(100)상에 마련되는 공간부(600)에 상기 제1세포(400)의 배양을 위한 하이드로젤(700)이 충전된 후에는 도 6에 도시된 바와 같이 일반적인 동물 세포 배양 환경(온도: 37℃, 이산화탄소 농도: 5%)과 동일한 조건으로 상기 제1세포(400)를 배양하게 된다.

즉, 상기 패턴부(200)에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포(400)는 상기와 같은 배양환경 하에서 상기 공간부(600)에 충전된 하이드로젤(700)에 의하여 3차원상의 혈관(10)으로 생성된다.

도 8의 (a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성된 혈관의 현미경 사진이며, 도 8의 (b)는 본 발명에 따라 생성된 혈관을 염색한 뒤 형광 현미경으로 관찰한 결과를 보여주는 사진이다. 그리고, 도 9는 생체 외 혈관 생성장치에서 생성된 혈관의 3차원 형광 현미경 사진이다.

도 8(b)는 도 8(a)의 A-A' 라인을 따르는 단면의 현미경 사진으로, 속이 빈 관 구조가 길이 방향으로 쭉 뻗어 혈관 구조를 형성되었음을 확인할 수 있다. 즉, Hoechst33324 염색에 의한 파란색은 핵을 나타내며, 팔로이딘(phalloidin) 염색에 의한 초록색은 F-액틴(F-actin)을 나타내고, ZO-1 염색에 의한 붉은색은 치밀이음부(tight junction)을 나타내는데, 내피 세포와 혈관벽 사이에 치밀이음부가 형성되어 실제 혈관과 유사한 구조가 형성되었음을 알 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 외 혈관 생성 장치에서 생성된 혈관의 가로 직경 및 세로 직경을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 10의 (a)를 참조하면 본 발명에 따라 생성된 혈관의 길이가 250㎛인 경우에는 평균 가로 직경이 50 내지 60㎛이며, 평균 세로 직경이 30 내지 40㎛를 가지도록 형성된다. 그리고, 혈관의 길이가 500㎛인 경우에는 평균 가로 직경이 70 내지 80㎛이며, 평균 세로 직경이 30 내지 40㎛를 가지도록 형성된다.

도 10의 (b)는 본 발명에 따라 생성된 혈관의 가로 직경과 세로 직경의 비율을 나타내는데, 혈관의 길이가 250㎛인 경우에는 그 비율이 대략 0.7이고, 혈관의 길이가 500㎛인 경우에는 대략 0.65 내지 0.7이므로 본 발명에 따라 생성되는 혈관은 대체적으로 가로 직경이 세로 직경보다 크게 형성되는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 생체 외 혈관 생성장치 및 생성방법은 다양한 응용 분야에 적용 가능하다. 예를 들어, 체내 모세혈관의 크기인 1~10μm의 패턴을 구현함으로써 기존의 방법으로 생성하기 어려웠던 모세혈관상(capillary bed)을 형성할 수 있으며, 이는 약물 테스트 키트 등에 활용할 수 있다.

또한, 기존의 배양 플랫폼에서 혈관 간의 상호작용 관찰이 불가능했던 것과 비교했을 때, 혈관 사이가 체내 환경과 유사하게 세포와 세포의 기질로 이루어져 있어 혈관 간의 상호작용 관찰이 가능하다.

또한, 본 발명을 통해 형성된 혈관 주위에 암세포를 배양함으로써, 암과 혈관 사이의 상호작용, 암 주변의 혈관 생성 원리 등을 파악할 수 있으며, 2가지 세포를 이용한 공생 배양(co-culture)에서 한 단계 더 나아간 triple-culture를 구현하는 것이 가능하다.

아울러, 하이드로젤 내부에서 생성된 혈관을 하이드로젤과 함께 공간부에서 분리하여 체내에 이식함으로써 보다 생체 조직에 적합한 혈관 임플란트를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 혈관 100: 기판
200: 패턴부 300: 코팅부
400: 제1세포 500: 제2세포
600: 공간부 700: 하이드로젤

Claims

혈관을 생성하기 위한 제1세포의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 패터닝되는 적어도 하나 이상의 패턴부와, 상기 패턴부 외에서 상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질이 패터닝되는 코팅부가 마련되는 기판; 및
상기 기판상에 상기 제1세포의 배양을 위한 하이드로젤이 충전되는 공간을 제공하는 공간부; 를 포함하고,
상기 하이드로젤은 상기 제1세포를 공동 배양하기 위한 제2세포를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포는 상기 공간부에 충전된 하이드로젤에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성되는 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1세포는 내피 세포 또는 상피 세포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1세포의 부착을 유도하는 물질은 세포 접착성 당단백질인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질은 폴리라이신(poly-L-lysine)과 폴리에틸렌글라이콜(polyethyleneglycol)의 혼성 중합체인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2세포는 성상 세포, 아교 세포, 주피 세포, 섬유 아세포 및 평활근 세포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 하이드로젤은 콜라겐 젤, 피브린 젤, 마트리 젤, 자가 조립 펩타이드 젤 및 폴레에틸렌글리콜 젤 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 장치.
(a) 혈관을 생성하기 위한 제1세포의 부착을 유도하는 물질이 소정의 형상으로 마련되는 적어도 하나의 패턴부와, 상기 패턴부 외에서 상기 제1세포의 부착을 차단하는 물질이 마련되는 코팅부를 기판상에 패터닝하는 단계;
(b) 상기 제1세포의 증식을 위하여 상기 패턴부에 상기 제1세포를 2차원상으로 부착하는 단계; 및
(c) 상기 기판상에 마련되는 공간부에 상기 제1세포의 배양을 위한 하이드로젤을 충전하는 단계; 를 포함하고,
상기 하이드로젤은 상기 제1세포를 공동 배양하기 위한 제2세포를 포함하여 구성되고, 상기 패턴부에 2차원상으로 부착되는 상기 제1세포는 상기 공간부에 충전된 하이드로젤에 의하여 3차원상의 혈관으로 생성되는 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1세포는 내피 세포 또는 상피 세포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 방법.
제7항에 있어서,
상기 제2세포는 성상 세포, 아교 세포, 주피 세포, 섬유 아세포 및 평활근 세포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 방법.
제7항에 있어서,
상기 하이드로젤은 콜라겐 젤, 피브린 젤, 마트리 젤, 자가 조립 펩타이드 젤 및 폴레에틸렌글리콜 젤 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 방법.
제7항에 있어서,
상기 혈관의 생성효율 조절은 상기 제1 및 제2세포의 비율을 조절함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 외 혈관 생성 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항을 따르는 생체 외 혈관 생성 장치를 이용한 약물 테스트 키트.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항을 따르는 생체 외 혈관 생성 장치를 이용한 혈관 임플란트.