KR101377558B1 - Tissue or Organ repair kit composed of growth factors, barriers and scaffolds - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성장인자, 차폐막 및 스케폴드의 3요소로 구성된 조직 또는 기관 재생용 키트를 제공하는 것이며, 인간 및 동물의 결손된 조직 또는 기관을 본 발명의 성장인자, 스케폴드 및 차폐막의 3 요소로 구성된 키트를 이용하여 정상적 조직 또는 기관으로 재생할 수 있다. 특히 한 부위의 결손뿐만 아니라 다중 또는 복합결손된 경우에 더욱 바람직하다. 따라서 물리적, 화학적 조직 또는 기관손상이나 염증이나 종양등과 같은 질환으로 인한 조직 또는 기관 결손의 재생에 있어서, 다른 정상부위의 조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약의 부작용이 없이, 합성조직 또는 기관, 이종조직 또는 기관 및 자가 조직 또는 기관의 이식을 대체시킬 수 있는 획기적인 키트이다. The present invention provides a kit for regenerating tissues or organs consisting of three elements, a growth factor, a shield, and a scaffold, wherein the tissues and organs of humans and animals are replaced with the three elements of the growth factor, a scaffold, and a shield of the present invention. Reconstituted kits can be used to regenerate into normal tissues or organs. It is particularly preferred in the case of multiple or multiple defects as well as deletion of one site. Therefore, in the regeneration of tissues or organ defects due to physical or chemical tissues or organ damage or diseases such as inflammation or tumors, synthetic tissues or organs, heterogeneous tissues without side effects of tissue defects or movement and functional constraints of other normal areas Or an innovative kit that can replace transplantation of organs and autologous tissue or organs.
Description
본 발명은 성장인자와 차폐막과 스케폴드로 구성된 조직 또는 기관 재생용 키트에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 조직 또는 기관 재생 완성도 및 일체성을 획기적으로 개선한 것이다.
The present invention relates to a kit for tissue or organ regeneration comprising a growth factor, a shielding membrane, and a scaffold, and more particularly, to remarkably improve the completeness and integrity of tissue or organ regeneration.
최근 의학에서는 물리적, 화학적 및 화상으로 인한 조직 또는 기관손상이나 염증이나 종양등과 같은 질환으로 인한 조직 또는 기관 결손의 재생이 중요하게 다루어지고 있다. 조직 또는 기관 결손으로 체액이 공기 중으로 빠져 나가거나 세균감염이 쉽게 이루어진다. 또한 피부, 근육, 골조직 및 신경조직 등이 복합으로 손상된 경우 각 층별 정상적 조직 또는 기관으로 재생이 어려워, 흉터조직으로 대체되면서 운동성 및 기능성 제약 등이 수반된다.Recently, in medicine, the regeneration of tissue or organ defects due to diseases such as tissue or organ damage due to physical, chemical and burn or diseases such as inflammation or tumors has been dealt with importantly. Defects in tissues or organs cause fluids to escape into the air or are easily infected with bacteria. In addition, if the skin, muscle, bone tissue and nerve tissue is damaged in a complex, it is difficult to regenerate into normal tissues or organs of each layer, it is replaced by scar tissue, accompanied by mobility and functional constraints.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 환자 자신의 다른 부위의 조직을 이식하거나 주변 조직을 당겨와 조직 결손부위를 채워주거나 덮어줌으로써 다른 정상부위의 조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약의 부작용이 초래되었다.Conventionally, in order to solve this problem, by implanting the tissues of other parts of the patient himself or pulling the surrounding tissue to fill or cover the tissue defects, the side effects of tissue defects or mobility and functional constraints of other normal regions have been caused.
최근에는 이러한 단점을 막기 위해 결손된 조직이 치유되기 전에 다른 조직이 성장해오는 것을 차단하거나 외부 세균이 조직 내부로 침입하는 것을 막는 차폐막을 이용한다. 또한 결손 부위에 손상된 조직의 세포가 성장할 수 있는 공간을 마련해 주는 다공성스케폴드를 이용한다. 또한 치유에 필요한줄기세포를 화학주성으로 결손부위로 이동해 오도록 하는 성장인자를 이용하거나 치유나 재생에 필요한 줄기세포를 조작 혹은 배양하여 결손부위에 이식함으로써 세포 성장을 하도록 하는 시도가 증가하는 추세이다.Recently, to prevent this drawback, a shield is used to block the growth of other tissues before they are healed or to prevent foreign bacteria from entering the tissue. In addition, it uses a porous scaffold that provides a space for cells of damaged tissue to grow at the defect site. In addition, attempts to grow cells by using growth factors to move stem cells necessary for healing to the defect site by chemotaxis or by manipulating or culturing stem cells necessary for healing or regeneration and transplanting them into the defective site have been increasing.
차폐막은 현재 수 마이크로 미만의 기공을 가진 나노섬유로 만든 차폐막이나 콜라겐 스펀지를 압착시킨 차폐막을 이용해 왔다. 물리적 강도를 위해 티타늄이나 스테인리스스틸로 구성된 메쉬를 보강한 차폐막도 이용하여 왔다. 하지만 나노섬유의 차폐막이 개방된 창상에 노출이 되면, 일부 세균은 형태를 변형시키면서 미세기공을 침입하여 염증을 유발하는 문제점을 가지고 있었다. 본 발명에서는 차폐막에 기공이 전혀 없는 시트나 필름이 더 우수한 임상결과를 나타내고 또한 나노섬유나 압착된 스펀지는 굴곡진 외형에 맞추어 변형시켜도 원래의 펴진 형상으로 복귀하지만 시트나 필름은 변형된 형상으로 유지되는 장점이 임상적으로 매우 유익하므로, 이를 이용한 차폐막도 제품구성에 포함시켰다.Shielding membranes have been currently used for shielding membranes made of nanofibers with pores of less than a few micrometers, or for compressing collagen sponges. For physical strength, barrier films reinforced with titanium or stainless steel mesh have also been used. However, when exposed to the open window of the nanofiber shielding membrane, some bacteria had a problem that induces inflammation by invading the micropores while changing the shape. In the present invention, the sheet or film having no pores in the shielding membrane shows better clinical results, and the nanofibers or compressed sponges are returned to their original unfolded shape even when deformed to conform to the curved shape, but the sheet or film is maintained in the deformed shape. Since the advantages are very clinically beneficial, the shielding membrane using the same is included in the product composition.
결손 부위에 손상된 조직의 세포가 성장할 수 있는 공간과 형태를 유지해 주는 스케폴드가 사용되고 있다. 스케폴드는 흡수성 중합체나 칼슘포스페이트 세라믹 등으로 구성된다. 하지만, 손상된 조직의 세포가 완전히 성장하기도 전에 인접한 다른 조직의 세포가 스케폴드 내부로 성장해 오는 부작용이 나타난다. 본 발명에서는 스케폴드와 차폐막을 하나의 조합으로 구성하여 차폐막의 기능과 스케폴드의 역할을 충분히 상호 보완하도록 하였다.Scaffolds are used to maintain the shape and space of cells in damaged tissues for growth. The scaffold is composed of an absorbent polymer, calcium phosphate ceramic, or the like. However, the side effect is that cells from other adjacent tissues grow inside the scaffold even before the cells of damaged tissue are fully grown. In the present invention, the scaffold and the shielding film are configured in one combination to sufficiently complement the function of the shielding film and the role of the scaffolding.
BMP-2등의 성장인자는 치유에 필요한 간엽줄기세포를 화학주성으로 결손부위로 이동해 오도록 하여 다양한 조직으로 분화시킨다. 특허 WO 1993/000050에서 BMP-2가 간엽줄기세포를 골조직으로 성장시키고, 특허 WO 1995/005846에는 BMP-2가 신경조직의 성장을 유도시키고, 특허 WO 1996/039169에서는 BMP-2가 힘줄이나 인대 재생을 유도한다고 한다. BMP-2가 배아기에 피부조직을 발생시키는데 작용한다는 보고(Scaal등; Development growth differentiation ,2008 Volume: 50, Issue: 9, Pages: 743-754)를 바탕으로, 본 발명에서는 세포시험과 임상증례를 통해 피부조직 재생능력을 확인하였다.Growth factors such as BMP-2 allow mesenchymal stem cells, which are necessary for healing, to migrate to the defect site with chemotaxis and differentiate into various tissues. BMP-2 grows mesenchymal stem cells into bone tissue in patent WO 1993/000050, BMP-2 induces growth of neural tissue in patent WO 1995/005846, and BMP-2 tendons or ligaments in patent WO 1996/039169 It is said to induce regeneration. Based on the report that BMP-2 acts on the development of skin tissue in the embryo (Scaal et al .; Development growth differentiation, 2008 Volume: 50, Issue: 9, Pages: 743-754), the present invention provides a cell test and a clinical case. Skin tissue regeneration was confirmed through.
특허등록 KR10-564366와 같이 차폐막에 성장인자를 적용하여 조직재생을 유도하는 방법은, 손상된 조직의 세포가 성장할 수 있는 공간이 없기 때문에 조직재생 부피와 형상이 불충분할 수 있다.The method of inducing tissue regeneration by applying a growth factor to the shielding membrane, such as patent registration KR10-564366, may have insufficient tissue regeneration volume and shape because there is no space for cells of damaged tissue to grow.
공개특허 KR10-2008-0075959와 공개특허 KR 10-2009-0078304와 공개특허 10-2011-0037907에서처럼 줄기세포를 주사법으로 적용시키기도 하지만 손상된 조직으로 세포가 안착되어 성장할 확률이 낮을 수 있다. WO 2009/154840 A2에서처럼 줄기세포를 fibrin sealant로 결손부위에 고정시켜 적용하기도 하는데 차폐막 기능은 없어 줄기세포가 다른 조직의 결손부위로 성장할 수도 있다.Stem cells may be applied by injection method as in Patent Publications KR10-2008-0075959 and Patent Publications KR 10-2009-0078304 and Patent Publication 10-2011-0037907, but the probability of the cells being settled and growing into damaged tissue may be low. As in WO 2009/154840 A2, stem cells may be applied to a defect site with a fibrin sealant, but there is no shielding function so that stem cells may grow to defect areas of other tissues.
종전의 특허에서는 한 종류의 조직이 결손 된 상태를 대상으로 한 스케폴드나 혹은 차폐막을 연구개발 하였다. 하지만 임상에서는 암이나 당뇨, 염증 등으로 결손 부위가 깊고 넓어서, 적어도 한 종류 이상의 다중 조직이 손상되므로 동시에 여러 조직을 재생시켜야 한다. 본 특허에서는 다양한 성장인자나 간엽줄기세포가 다양한 조직으로 재생되도록 하는 능력을 이용하여, 적정 종류의 성장인자나 줄기세포의 투입으로 결손된 조직 별로 다양하게 재생되도록 스케폴드와 차폐막을 조합하였다. 그 구체적 방법은 손상된 각 조직마다 스케폴드와 차폐막 조합을 층별로 배치시키거나, 각 조직마다의 재생 순위를 고려하여 스케폴드의 기공 크기나 소재를 다르게 하여 순차적으로 재생되도록 하여 각자의 위치와 부피로 재생되도록 조합하였다.Previous patents have researched and developed scaffolds or shields for a state in which one type of tissue is missing. In clinical practice, however, the defects are deep and wide due to cancer, diabetes, and inflammation, and at least one or more types of multiple tissues are damaged, and multiple tissues must be regenerated at the same time. In this patent, a scaffold and a shield are combined to regenerate various growth factors or mesenchymal stem cells to various tissues by using appropriate growth factors or stem cells. The specific method is to arrange the combination of scaffold and shielding layer by layer for each damaged tissue or to regenerate them sequentially by changing the pore size or material of the scaffold in consideration of the regeneration order of each tissue. Combined to be regenerated.
광범위한 결손 부위에서는 외력에 의해 쉽게 변형이 일어나고 조직재생이 진행되면서 스케폴드가 유약해지면서 세포가 성장할 수 있는 공간과 형태가 뒤틀릴 수 있어서, 차폐막과 스케폴드의 조합에서 각 층에 골격 형태유지를 위한 층을 추가하였다. 또한 혈관과 신경조직처럼 관상인 경우에는 관상의 차폐막과 스케폴드 조합으로 구성하였다.
Extensive defects can easily be deformed by external forces and the tissue regeneration can weaken the scaffolds, causing the space and shape of the cells to grow to be distorted, thus maintaining skeletal morphology in each layer in a combination of shielding and scaffolds. Added layer. In addition, in the case of coronary tissues such as blood vessels and neural tissues, a combination of coronary shielding membrane and scaffold was constructed.
물리적, 화학적 및 화상으로 인한 조직 또는 기관손상이나 염증이나 종양등과 같은 질환으로 인한 조직 또는 기관 결손의 재생이 중요하게 다루어지고 있다. Tissue or organ damage due to physical, chemical and burns, or tissue or organ defects caused by diseases such as inflammation or tumors are being addressed.
조직 또는 기관 결손으로 체액이 공기 중으로 빠져 나가거나 세균감염이 쉽게 이루어지며, 또한 피부, 근육, 골조직 및 신경조직 등이 복합으로 손상된 경우 각 층별 정상적 조직 또는 기관으로 재생이 어려워, 흉터조직으로 대체되면서 운동성 및 기능성 제약 등이 수반된다. 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 환자 자신의 다른 부위의 조직을 이식하였다. 최근에는 결손된 조직이 치유되기 전에 다른 조직이 성장해오는 것을 차단하거나 외부 세균이 조직 내부로 침입하는 것을 막는 차폐막을 이용하기도 한다. 또한 결손 부위에 손상된 조직의 세포가 성장할 수 있는 공간을 마련해 주는 다공성스케폴드를 이용하기도 한다. 그럴 뿐만 아니라 치유에 필요한 줄기세포를 화학주성으로 결손부위로 이동해 오도록 하는 성장인자를 이용하거나 치유나 재생에 필요한 줄기세포를 조작 혹은 배양하여 결손부위에 이식함으로써 세포 성장을 하도록 하는 시도가 증가하는 추세이다. 그러나 지금까지는 이러한 기술의 개별적인 도입만으로는 암이나 당뇨, 염증, 발치 등으로 결손 부위가 깊고 넓어서, 적어도 한 종류 이상의 다중 조직이 손상되므로 동시에 여러 조직을 재생시켜야 하는 경우에는 만족할만한 성과를 이룰 수 없었으며, 다른 정상부위의 조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약의 부작용이 초래되는 문제점이 있었다.
When fluid or fluid is leaked into the air due to a tissue or organ defect or bacterial infection is easily performed, and complex damage to skin, muscle, bone tissue and nerve tissue is difficult, it is difficult to regenerate into normal tissues or organs in each layer. Mobility and functional constraints. Conventionally, in order to solve this problem, tissues of other parts of the patient himself have been transplanted. Recently, a barrier is used to block the growth of other tissues before they are healed, or to prevent foreign bacteria from entering the tissue. It also uses a porous scaffold that provides space for cells in damaged tissue to grow in the defect. Not only that, there is a growing tendency to grow cells by using growth factors to move stem cells necessary for healing to the defect site by chemotaxis, or by manipulating or culturing stem cells necessary for healing or regeneration and transplanting them into the defective areas. to be. Until now, however, the individual introduction of these technologies alone had a deep and wide area of defects such as cancer, diabetes, inflammation, and extractions, which damaged at least one or more types of multiple tissues and could not produce satisfactory results when multiple tissues had to be regenerated at the same time. In addition, there was a problem that the side effects of tissue defects or mobility and functional constraints of other normal areas.
본 발명자는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 오랜 연구를 행한 결과, 성장인자, 차폐막 및 스케폴드의 3요소를 키트로 일체화하여 임상에서 사용하여 실험을 행한 결과, 암이나 당뇨, 염증, 발치 등으로 결손 부위가 깊고 넓어서, 적어도 한 종류 이상의 다중 조직이 손상되므로 동시에 여러 조직을 재생시켜야 하는 경우에는 만족할 만한 성과를 얻었으며, 다른 정상부위의 조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약의 부작용이 발생하지 않는 놀라운 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
The present inventors have conducted a long study to solve the problems of the prior art, and as a result of experiments in the clinical use of the three factors of the growth factor, shielding membrane and scaffold in a kit, cancer, diabetes, inflammation, extraction, etc. As the defects are deep and wide, at least one or more types of tissues are damaged, and when the multiple tissues must be regenerated at the same time, satisfactory results are obtained. Finding the facts completed the present invention.
인간 및 동물의 결손된 조직 또는 기관을 본 발명의 성장인자, 스케폴드 및 차폐막의 3 요소로 구성된 키트를 이용하여 정상적 조직 또는 기관으로 재생할 수 있다. 특히 한 부위의 결손뿐만 아니라 다중 또는 복합 결손된 경우에 더욱 바람직하다. 따라서 물리적, 화학적 조직 또는 기관손상이나 염증이나 종양등과 같은 질환으로 인한 조직 또는 기관 결손의 재생에 있어서, 다른 정상부위의 조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약의 부작용이 없이, 합성조직 또는 기관, 이종조직 또는 기관 및 자가 조직 또는 기관의 이식을 대체시킬 수 있는 획기적인 키트이다.
Human and animal missing tissues or organs can be regenerated into normal tissues or organs using a kit consisting of three elements of the growth factor, scaffold and barrier of the invention. Particularly preferred is the case of multiple or multiple defects as well as deletion of one site. Therefore, in the regeneration of tissues or organ defects due to physical or chemical tissues or organ damage or diseases such as inflammation or tumors, synthetic tissues or organs, heterogeneous tissues without side effects of tissue defects or movement and functional constraints of other normal areas Or an innovative kit that can replace transplantation of organs and autologous tissue or organs.
도 1a는 rhBMP-2를 이량화하고 정제한 후 SDS-PAGE분석으로 U는 비환원 rhBMP-2 이고 R은 환원 rhBMP-2이며 Dimer는 이량체분획이고 Monomer는 단량체 분획,
도 1b는 HPLC profile에서 순수한 rhBMP-2가 정제되었음을 나타내는 그래프,
도 1c는 근육아세포인 C2C12세포에 정제된 rhBMP-2 이량체를 투입한 결과, 3일 배 양에서 농도 의존성으로 알칼리성 인산화 효소가 분비됨으로써 골아세포 활동을 보여주는 효소실험결과,
도 1d는 근육아세포인 C2C12세포에 rhBMP-2를 투입한 결과 골아세포 형태로 변화된 것을 보여주는 세포실험,
도 1e는 rhBMP-2를 인산칼슘 스케폴드에 함유시켜 동결건조한 전자현미경 사진(500배),
도 1f는 rhBMP-2를 인산칼슘 스케폴드에 함유시켜 동결건조한 전자현미경 사진(3000배),
도 2a는 콜라겐 스펀지를 압착하여 교차결합시킨 콜라겐 멤브레인(1)과 성형시킨 상태로 유지되는 PTFE 시트(3), PTFE 시트(2)의 두 종류 차폐막,
도 2b는 외부의 세균과 물리화학적 방어를 위한 PTFE시트(5)와 성장인자나 줄기세포에 친화성을 갖는 콜라겐 차폐막(4)으로 구성된 두층 차폐막,
도 2c는 차폐막의 형상유지를 위해 보강된 금속 혹은 합성중합체 메쉬(7)로 구성된 차폐막(6)의 한 예. 서로 다른 차폐막층(8, 9) 사이에 메쉬가 고정되거나, 한 층의 차폐막 하부에 고정되고, 메쉬는 차폐막의 중심에서 외곽 방향으로 확장 배치되도록 형성시킨 다층 차폐막의 한 예,
도 3a는 PLGA 스펀지(10)와 콜라겐 스펀지(11)로 구성된 두층 스케폴드,
도 3b는 인산칼슘 합성골 입자와 콜라겐 용액이 젤상으로 구성된 스케폴드(12),
도 3c는 넓은 스케폴드의 형상유지를 위해 PCL로 격자층 구조의 스케폴드(13),
도 3d는 신경이나 혈관 재생을 위해 PLGA 스펀지로 만든 관상 스케폴드(14),
도 3e는 두 개 이상의 조직이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직을 위해 먼저 생분해되는 콜라겐 스케폴드(15)와 나중에 재생되는 조직을 위해 더 느리게 생분해되는 PLGA 스펀지로 구성된 스케폴드(16),
도 3f는 두 개 이상의 조직이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직을 위해 먼저 생분해되는 기공이 큰 스펀지(17)와 나중에 재생되는 조직을 위해 더 느리게 생분해되는 기공이 작은 스펀지로 구성된 스케폴드(18),
도 3g는 한 층의 차폐막(23)과 4개로 구성된 스케폴드로 가장 나중에 재생되는 부위를 위한 PLGA 스펀지층(19)과 그 다음으로 재생되는 부위를 위한 인산칼슘과 콜라겐의 블록 형상의 스케폴드층(20), 넓은 스케폴드의 형상유지를 위한 PCL의 격자층 스케폴드(21)와 가장 먼저 재생되는 조직을 위한 콜라겐 스펀지(22)로 구성된 스케폴드,
도 3h는 외부 압력이 심한 경우에 형상 유지를 위해 PCL(26)의 격자 입체 내부에 함유된 콜라겐 젤(25)과 충격 흡수를 위한 콜라겐 스펀지(24)로 구성된 스케폴드,
도 4a는 주사기에 채워진 동결건조된 젤상 스케폴드,
도 4b는 주사기 내에서 주사용수로 젤화된 스케폴드,
도 5a는 rhBMP-2(26)와 인산칼슘과 콜라겐의 블록형상의 스케폴드(27)와 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(28)으로 구성된 키트,
도 5b는 rhBMP-2(26)와 인산칼슘과 콜라겐의 블록형상의 스케폴드(27)와 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(28)으로 구성된 키트로 스케폴드(27)와 차폐막(28)이 구성된 구조,
도 6a는 rhBMP-2가 콜라겐 스펀지에 투입되어 동결건조된 스케폴드(29)와 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(30)으로 구성된 키트,
도 6b는 rhBMP-2가 콜라겐 스펀지에 투입되어 동결건조된 스케폴드(29)와 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(30)으로 구성된 키트로 스케폴드(29)와 차폐막(30)가 구성되어 있는 구조,
도 7a는 PLGA 스케폴드(31)와 rhBMP-2가 콜라겐 차폐막(32)에 함유되어 동결건조된 차폐막(5a)으로 이루어진 키트,
도 7b는 PLGA 스케폴드(31)와 rhBMP-2가 콜라겐 차폐막(32)에 함유되어 동결건조된 차폐막(5a)으로 이루어진 키트로서 스케폴드(31)와 차폐막(32)이 구성된 구조,
도 8a는 관상의 PLGA 스펀지로 구성된 관상 스케폴드(33)와 콜라겐 차폐막(34) 모두에 rhBMP-2를 함유하여 동결 건조한 키트,
도 8b는 관상의 PLGA 스펀지로 구성된 관상 스케폴드(34)와 콜라겐 차폐막(33) 모두에 rhBMP-2를 함유하여 동결 건조한 키트로 스케폴드(34)와 차폐막(33)이 관상으로 된 구조,
도 9는 rhBMP-2와 hPDLSC가 존재한 시험군에서 골면적과 지방면적 및 백악질 면적이 모두 증가한다는 조직현미경학적 면적측정,
도 10은 rhBMP-2와 더불어 테트라사이클린 항생제를 주사용수에 용해시켜 함유시킨 PLGA 스케폴드,
도 11은 조직재생 형상 유지 차폐막 의 제조순서,
도 12a는 TCP/HA로 구성된 스케폴드를 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군. 2 주 후 치유결과 나타난 조직사진,
도 12b는 TCP/HA로 구성된 스케폴드를 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군. 8 주 후 치유결과 나타난 조직사진,
도 12c는 TCP/HA로 구성된 스케폴드에 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군. 2 주 후 치유결과 나타난 조직사진,
도 12d는 TCP/HA로 구성된 스케폴드에 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군. 8 주 후 치유결과 나타난 조직사진,
도 13a는 어금니 두 개가 염증으로 발치하기 직전의 사진,
도 13b는 두 개의 발치와가 형성되어 연조직 결손된 사진,
도 13c는 rhBMP-2와 스케폴드와 차폐막을 적용한 사진,
도 14a는 PTFE 차폐막과 rhBMP-2(농도1.5mg/ml rhBMP-2)용액을 이식한 군의 치유기간 3주에서의 함몰된 치은 사진,
도 14b는 콜라겐 스펀지로 구성된 스케폴드와 골형성 단백질(농도 1.5mg/ml rhBMP-2)를 이식한 군의 치유기간 3주에서 수평적으로 안정되지만, 수직적으로는 진피가 성장되지 않는 사진,
도 14c는 TCP/HA로 구성된 스케폴드와 PTFE 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 1.5mg /ml rhBMP-2) 이식한 군의 치유기간 3주에서의 수직과 수평 모두 진피층으로 재생된 사진이며,
도 14d는 TCP/HA와 콜라겐 스펀지로 함께 조성한 스케폴드와 PTFE 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 1.5mg /ml rhBMP-2) 이식한 군의 치유기간 3주에서 수직과 수평 모두 진피층과 상피로 재생된 사진이다.Figure 1a shows the dimerization and purification of rhBMP-2 and SDS-PAGE analysis, U is non-reducing rhBMP-2, R is reducing rhBMP-2, Dimer is dimer fraction, Monomer is monomer fraction,
1B is a graph showing that pure rhBMP-2 was purified in HPLC profile,
1c is a result of enzymatic experiment showing osteoblast activity by injecting purified rhBMP-2 dimer into C2C12 cells, which are myoblasts, and alkaline phosphatase in concentration-dependent manner in 3 days culture,
Figure 1d is a cell experiment showing the change in osteoblasts after the injection of rhBMP-2 into myoblasts C2C12 cells,
1E is a lyophilized electron micrograph (500-fold) containing rhBMP-2 in a calcium phosphate scaffold,
1f is a lyophilized electron micrograph (3000-fold) containing rhBMP-2 in a calcium phosphate scaffold,
FIG. 2A shows two kinds of shielding membranes of the
Figure 2b is a two-layer shield consisting of a PTFE sheet (5) for the protection of external bacteria and physicochemical and a collagen shield (4) having affinity for growth factors or stem cells,
FIG. 2C is an example of a
3a shows a two-layer scaffold composed of a
3b is a
Figure 3c is a lattice
3d shows a
FIG. 3E illustrates a
FIG. 3F shows a
FIG. 3G shows a block-like scaffold layer of calcium phosphate and collagen for the
Figure 3h is a scaffold composed of
4A shows a lyophilized gel-like scaffold filled in a syringe,
4B shows a scaffold gelled with water for injection in a syringe,
5A is a kit consisting of rhBMP-2 (26), a block shaped
FIG. 5B shows a structure consisting of a rhBMP-2 (26), a block-shaped scaffold (27) of calcium phosphate and collagen, and a non-absorbent PTFE sheet shield (28).
Figure 6a is a kit consisting of a lyophilized scaffold (29) and a non-absorbent PTFE
6B is a structure in which the rhBMP-2 is a kit composed of a freeze-dried
7A shows a kit including a
7B is a kit including a
8A is a freeze dried kit containing rhBMP-2 in both the
8B shows a structure in which the
9 is a histoscopic microscopical measurement that both bone area, fat area and chalky area increase in the test group in which rhBMP-2 and hPDLSC are present.
10 is a PLGA scaffold containing rhBMP-2 and tetracycline antibiotic dissolved in water for injection,
11 is a manufacturing procedure of the tissue regeneration shape retention shielding film,
12A is a group implanted with only bone morphogenic protein (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) using a scaffold composed of TCP / HA. Two weeks later, a tissue photo showing healing results,
12B is a group implanted with only bone morphogenic protein (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) using a scaffold composed of TCP / HA. Tissue pictures showing healing results after 8 weeks,
12C is a group implanted with only bone morphogenic protein (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) using a shielding membrane in a scaffold composed of TCP / HA. Two weeks later, a tissue photo showing healing results,
12D is a group implanted with only bone morphogenic protein (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) using a shielding membrane on a scaffold composed of TCP / HA. Tissue pictures showing healing results after 8 weeks,
13A is a photograph of two molar teeth immediately before extraction with inflammation,
Figure 13b is a picture of two soft tooth formed by soft tissue defects,
Figure 13c is a photograph of the rhBMP-2 and the scaffold and the shielding film,
Figure 14a is a depressed gingival photograph at 3 weeks of healing period of the group implanted with PTFE shielding membrane and rhBMP-2 (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) solution,
FIG. 14B is a photograph showing that the scaffold composed of collagen sponge and bone forming protein (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) are stabilized horizontally at 3 weeks of healing period, but do not grow vertically.
FIG. 14C is a photograph reproduced into the dermal layer both vertically and horizontally at 3 weeks of the healing period of the group implanted with the osteogenic protein (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) using a scaffold composed of TCP / HA and a PTFE shielding membrane.
FIG. 14D shows the dermal layer and epithelium in both vertical and horizontal phases at 3 weeks of healing period of the bone graft protein (concentration 1.5mg / ml rhBMP-2) transplanted using a scaffold and PTFE shielding membrane composed of TCP / HA and collagen sponge. The reproduced picture.
본 발명은 성장인자, 차폐막 및 스케폴드의 3 요소로 구성된 조직 또는 기관 재생용 키트를 제공하는 것으로서, 본 발명에 의하여 조직 또는 기관 재생 완성도 및 일체성을 개선하였다.The present invention provides a kit for tissue or organ regeneration comprising three elements, a growth factor, a shielding membrane, and a scaffold. The present invention has improved tissue or organ regeneration completeness and integrity.
본 발명에서 사용될 수 있는 성장인자로는 재조합 인간 골형성 단백질(recombinant human Bone Morphogenetic Protein(이하 "BMP"라 한다.)은 현재까지 여러 종류가 개발되어 활용되고 있으며, 이들 BMP들은 거의 동등한 골형성 기능을 가진다. 이러한 BMP로서는 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10,BMP-11, BMP-12 및 BMP-13가 개발되었으며 모두 본 발명에 사용될 수 있다. 또한 BMP를 구성하는 아미노산의 공이중결합체(B2의 아미노산과 B4의 아미노산을 꼬아서 만든 결합체), 섬유아세포성장인자 또는 GDF와 같은 단백질인 TGF-β수퍼군, 혈소판 유래 성장인자, 인슐린 유사 성장인자, 상피성장인자 및 변환성 성장인자, 케라티노사이트성장인자 2(KGF2) 및 MP52 단백질과 상기 성장인자들의 유전자재조합단백질 중에서 1종 혹은 2종에서 선택된 성장인자이다. As growth factors that can be used in the present invention, recombinant human Bone Morphogenetic Protein (hereinafter referred to as "BMP") has been developed and utilized to date, and these BMPs have almost equivalent bone formation functions. Such BMPs include BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, and BMP-13. TGF-β supergroups, which are co-duplexes of amino acids constituting BMP (combination of amino acids of B2 and amino acids of B4), fibroblast growth factor or proteins such as GDF , Growth factor selected from one or two of platelet-derived growth factor, insulin-like growth factor, epidermal growth factor and transformative growth factor, keratinocyte growth factor 2 (KGF2) and MP52 protein and the recombinant protein of the growth factor. to be.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 성장인자를 겔상의 스케폴드에 함유시켜 주사기나 바이알에 충진 시킨 후 동결건조 시켜서 바이알이나 주사기에 보관되어 키트로 제공될 수 있고, 사용 시에 주사용수를 주입하여 젤화하여 결손부위에 주입할 수 있다.In the present invention, a growth factor configured for tissue or organ regeneration kit is contained in a gel-like scaffold, filled in a syringe or a vial, and then lyophilized to be stored in a vial or a syringe to provide a kit. Water can be injected into the defects and gelled.
본 발명에서 사용될 수 있는 차폐막의 재료는 PCL, PLA, PLGA, PGA 합성 흡수성 고분자물질; 알긴산, 키토산, 콜라겐, 히알루론산과 셀룰로즈와 그 혼합물의 천연 흡수성 고분자물질; poly(vinylidene fluoride), poly(tetrafluoroethylene), poly(vinyl alcohol), poly(hydroxyalkanoate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), poly(methyl methacrylate), poly(hydroxyethyl methacrylate), poly (N-isopropylacrylamide), poly(dimethyl siloxane), polydioxanone, and polypyrrole, poly(glycolic acid), poly(lactic acids), poly(ethylene oxides), poly(lactide-co-glycolides), poly(s-caprolactone), polyanhydrides, polyphosphazenes, poly(ortho-esters 및 polyimides 의 합성고분자물질; 티타늄 및 스테인리스스틸의 금속박막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.The material of the shielding film that can be used in the present invention is PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic absorbent polymer material; Natural absorbent polymers of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid, cellulose and mixtures thereof; poly (vinylidene fluoride), poly (tetrafluoroethylene), poly (vinyl alcohol), poly (hydroxyalkanoate), poly (ethylene terephthalate), poly (butylene terephthalate), poly (methyl methacrylate), poly (hydroxyethyl methacrylate), poly (N- isopropylacrylamide), poly (dimethyl siloxane), polydioxanone, and polypyrrole, poly (glycolic acid), poly (lactic acids), poly (ethylene oxides), poly (lactide-co-glycolides), poly (s-caprolactone), polyanhydrides, It is selected from the group consisting of polyphosphazenes, poly (ortho-esters and polyimides synthetic polymer materials; metal thin films of titanium and stainless steel).
차폐막은 0.01~30㎛ 미만의 기공을 가져 이웃한 세균이나 세포가 통과하거나 내부로 성장하지 못하도록 할 수도 있다. 외부에 노출된 부위에서는 세균의 침투를 막아 주고 결손 조직 또는 기관으로부터 체액이 빠져 나가는 것을 막아준다. 반면 조직 또는 기관 내부에 설치되는 차폐막은 인접한 다른 종류의 조직 또는 기관이 서로 침범하지 않도록 차폐한다. 이로 인해 재생되는 조직 또는 기관은 주변 정상 조직 또는 기관과 일체성을 지닐 수 있다. The shielding membrane may have pores of less than 0.01 ~ 30㎛ prevent neighboring bacteria or cells from passing through or growing inside. Externally exposed areas prevent the invasion of bacteria and the escape of body fluids from defective tissues or organs. On the other hand, the shielding film installed inside the tissue or organ shields other adjacent tissues or organs from interfering with each other. This allows the tissue or organ to be regenerated to be integral with the surrounding normal tissue or organ.
차폐막의 두께는 0.01-0.5mm이다. 0.01mm보다 얇으면, 외부 자극에 쉽게 변형이 되고 0.5mm보다 두터우면 성형하기 어렵다.The thickness of the shielding film is 0.01-0.5 mm. If it is thinner than 0.01mm, it is easily deformed to the external magnetic pole, and if it is thicker than 0.5mm, it is difficult to mold.
본 발명에서는 조직 또는 기관재생용 키트를 위해 구성되는 차폐막이 2내지 5층의 다층으로 구성될 수 있다. 차폐막에서 성장인자를 함유시키기 위하여 친수성 재료의 차폐막층을 추가하여 차폐막층을 복수 개로 형성할 수 있다. 외부층은 물리화학적으로 안정되어 외부 자극을 차단하고 내부에는 성장인자를 함유하는 층으로 구성될 수도 있다.In the present invention, the shielding film configured for the tissue or organ regeneration kit may be composed of a multilayer of 2 to 5 layers. In order to contain the growth factor in the shielding film, a plurality of shielding film layers may be formed by adding a shielding film layer of a hydrophilic material. The outer layer may be composed of a layer containing physicochemical stability to block external stimuli and a growth factor inside.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 차폐막이 비기공의 시트나 또는 기공을 가질 수 있다. 바람직하게는 차폐막의 기공은 0.01-30 ㎛이상의 기공을 가진 나노섬유로 만든 차폐막이나 콜라겐 스펀지를 압착시킨 차폐막 뿐만 아니라, 차폐막에 기공이 전혀 없는 시트나 필름도 차폐막으로 이용될 수 있다. 차폐막에 기공이 전혀 없는 시트나 필름에는 세균이 침투하지 못하므로 감염을 차단하며, 또한 나노섬유나 압착된 스펀지는 굴곡진 외형에 맞추어 변형시켜도 원래의 펴진 형상으로 복귀하지만 시트나 필름은 변형된 형상으로 유지되는 장점이 있다.In the present invention, the shielding film configured for the tissue or organ regeneration kit may have non-porous sheets or pores. Preferably, the pores of the shielding film may be used as a shielding film as well as a shielding film made by compressing a collagen sponge or a shielding film made of nanofibers having pores of 0.01-30 μm or more. Bacteria do not penetrate the sheet or film that has no pores in the shielding membrane to prevent infection, and nanofibers or compressed sponges return to their original unfolded shape even if they are deformed to conform to the curved shape, but the sheet or film is deformed. It has the advantage of being maintained.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 차폐막은 보강층으로 보강하여 차폐막의 강도를 높일 수 있다. In the present invention, the shielding film configured for the tissue or organ regeneration kit may be reinforced with a reinforcing layer to increase the strength of the shielding film.
이를 위해 보강층의 재질은 폴리카프로락톤이나 폴리락트산 , 폴리글리코산 및 락트산과 글리코산의 공중합체, 티타늄 및 스테인리스 스틸에서 선택된 금속일 수 있다. 바람직하게는 차폐막의 형태유지를 위해, 복수 개 차폐막층 사이에 혹은 단일 층 아래에 합성 중합체층 혹은 금속층을 포함하여 형성될 수 있다. 이 층은 가소성이 있는 폴리카프로락톤이나 폴리락트산, 폴리글리코산 및 상기 3재료의 공중합체나 티타늄이나 스테인리스 스틸의 금속으로 구성될 수 있고. 형상은 메쉬(mesh)층일 수 있으며, 두께는 0.01 내지 0.5 mm이며, 차폐막의 중심에서 외곽 방향으로 확장 배치되도록 형성될 수 있다.To this end, the material of the reinforcing layer may be a metal selected from polycaprolactone or polylactic acid, polyglycolic acid and copolymers of lactic acid and glycoic acid, titanium and stainless steel. Preferably, in order to maintain the shape of the shielding film, a synthetic polymer layer or a metal layer may be formed between the plurality of shielding film layers or under a single layer. This layer may consist of plastic polycaprolactone or polylactic acid, polyglycolic acid and copolymers of the three materials or metals of titanium or stainless steel. The shape may be a mesh layer, and the thickness may be 0.01 to 0.5 mm, and may be formed to be extended in the outer direction from the center of the shielding film.
본 발명의 조직 또는 기관재생용키트에서 차폐막이 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들면, In the tissue or organ regeneration kit of the present invention, the shielding membrane may be variously configured. For example,
1) 콜라겐 스펀지를 압착하여 교차 결합시킨 콜라겐 멤브레인(1)과 성형시킨 상태(3)로 유지되는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene:PTFE)시트(2)인 두 종류 차폐막(도 2a)이 될 수 있다.1) two types of shielding membranes (FIG. 2A), which are a collagen membrane (1) pressed and crosslinked with a collagen sponge and a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (2) held in a molded state (3). have.
2) 외부의 세균과 물리화학적 방어를 위한 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene:PTFE)시트(5)와 성장인자나 줄기세포에 친화성을 갖는 콜라겐 차폐막(4)으로 구성된 이중 차폐막(도 2b)이 구성될 수 있다.2) A double shielding membrane (FIG. 2B) consisting of a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (5) for external bacteria and physicochemical defense and a collagen shielding membrane (4) having affinity for growth factors or stem cells Can be configured.
3)차폐막의 형상유지를 위해 보강된 금속 혹은 합성중합체 메쉬(7)로 구성된 차폐막(6). 서로 다른 차폐막층(8, 9) 사이에 메쉬가 고정되거나, 한 층의 차폐막 하부에 메쉬가 고정되는 방식의 차폐막(도 2c)으로, 메쉬는 차폐막의 중심에서 외곽 방향으로 확장 배치되도록 구성될 수 있다. 합성중합체 메쉬는 사출이나 시트를 성형하여 차폐막(31)에 열압착으로 합착시킬 수도 있다.3)
본 발명에서 사용될 수 있는 스케폴드의 재질은 PCL, PLA, PLGA, PGA의 생분해성 고분자물질; 키토산, 알긴산, 콜라겐, 히알루론산, 콘드로이틴, 글루코사민, 셀룰로즈의 천연고분자물질; 이들의 복합물질; 및 합성골, 동종골, 이종골, 탈회골 또는 사체 유래 진피로 이루어진 그룹에서 선택된 재질을 사용할 수 있다.The material of the scaffold that can be used in the present invention is a biodegradable polymer material of PCL, PLA, PLGA, PGA; Natural polymers of chitosan, alginic acid, collagen, hyaluronic acid, chondroitin, glucosamine, cellulose; Complexes thereof; And a material selected from the group consisting of synthetic bone, allogeneic bone, xenograft, demineralized bone or cadaveric derived dermis.
본 발명에서 사용될 수 있는 스케폴드의 형상은 시트상, 다공성 시트상, 스펀지상, 젤리상 , 겔상, 동결건조상, 마이크로스피어상, 관상(튜브상), 격자상 또는 격자구조내에 콜라겐이 함유된 격자상일 수 있다.The shape of the scaffold that can be used in the present invention is a sheet, porous sheet, sponge, jelly, gel, lyophilized, microspheres, tubular (tube), lattice or lattice structure containing collagen It may be a grid.
본 발명에서는 스케폴드를 단층으로 된 것을 사용할 수도 있으며, 필요에 따라 스케폴드가 2층 이상 5층 이하의 다층으로 구성될 수도 있다.In the present invention, a single layer of the scaffold may be used, and if necessary, the scaffold may be composed of a multilayer of two or more layers and five or less layers.
본 발명에서는 다층의 스케폴드를 사용할 경우, 서로 분리되어 있거나 합착하거나 접착되어 있는 형태로 사용될 수 있다.In the present invention, when using a multi-layer scaffold, it can be used in the form of being separated from each other, bonded or glued.
본 발명에서는 또한 성장인자를 겔상의 스케폴드에 함유시켜 주사기나 바이알에 충진 시킨 후 동결건조 시켜서 제조할 수도 있다.In the present invention, the growth factor may also be prepared by incorporating a growth factor into a gel-like scaffold and filling the syringe or vial with lyophilization.
본 발명에서는 스케폴드의 형상유지를 위한 보강층이 추가된 스케폴드를 사용할 수도 있다. 이 때에 보강층의 재료는 PCL, PLA, PLGA, PGA의 생분해성 고분자물질에서 선택된 재질을 사용할 수 있다.In the present invention, it is also possible to use a scaffold added with a reinforcing layer for maintaining the shape of the scaffold. At this time, the material of the reinforcing layer may be a material selected from biodegradable polymer materials of PCL, PLA, PLGA, PGA.
본 발명에서는 또한 스케폴드가 격자형 입체이고 격자 내부에 콜라겐 스펀지가 채워진 형상의 스케폴드를 사용할 수 있다. 격자형 입체의 재료로 PCL, PLA, PLGA, PGA합성 고분자물질이나 합성 고분자물질과 칼슘 포스페이트 세라믹의 혼합체나 티타늄 이나 스테인리스스틸금속에서 선택된 재질을 사용할 수 있다.In the present invention, it is also possible to use a scaffold having a lattice solid shape and a collagen sponge filled inside the lattice. As the lattice-like material, it is possible to use PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic polymer material, a mixture of synthetic polymer material and calcium phosphate ceramic, or a material selected from titanium or stainless steel metal.
보다 바람직하게는, 조직 세포들은 각자의 다른 성장속도를 가지고 있어, 상피세포, 진피세포, 골세포, 인대세포와 신경세포 등의 순서대로 성장 혹은 재생된다. 따라서 상피와 진피로 구성된 피부가 결손이 되면 진피보다는 상피가 먼저 재생되면서 결손된 진피가 재생되기 전에 상피가 먼저 성장하여 움푹 파인 흉터가 생긴다. 또는 골조직과 피부가 동시에 손상되면 피부 조직이 먼저 골조직 결손부를 차지하여 골조직이 완전한 재생을 이룰 수가 없다. 동시에 재생되는 피부는 일정한 두께를 유지하려는 성질이 있어 결손된 골조직의 외형에 맞추어 내부 홈이 생긴다. 따라서, 두 가지 이상의 조직 또는 기관이 손상되었을 경우, 성장 속도가 빨라 먼저 치유되는 조직 또는 기관의 스케폴드는 다공성이 더 크도록 하고, 나중에 치유되는 조직 또는 기관의 스케폴드는 다공성을 적게 하여 먼저 성장하는 조직 또는 기관이 일정한 두께로 먼저 재생되도록 한다. 또한 신생 조직 또는 기관이 완성되는 속도만큼 재료의 소멸이나 흡수도 조절되어야 하며 느리게 재생되는 부위는 재생이 완료될 때까지 재료의 형태 유지성이 더 지속되도록 한다. 스케폴드로 이용되는 재료들은 체내에서 형태 유지기간이 각각 차이가 있어, 콜라겐 스펀지가 3주 미만, PGA 중합체가 6개월 미만, PLA 중합체가 12개월 미만, PCL 중합체가 24개월 미만으로 유지된다. 다양한 유지기간을 갖는 중합체를 공중합체로 합성하여 유지기간을 조절할 수 있다. 이처럼 결손부위의 형상에 적합한 다양한 형상이 본 발명의 조직 또는 기관재생용키트에 구성되는 차폐막에 필수적이다.More preferably, the tissue cells have different growth rates, so that they grow or regenerate in the order of epithelial cells, dermal cells, bone cells, ligament cells and neurons. Therefore, when the skin consisting of the epidermis and the dermis becomes defective, the epidermis regenerates first rather than the dermis, and the epithelium grows first before the regenerated dermis is reproduced, resulting in a dent scar. Alternatively, when the bone tissue and the skin are damaged at the same time, the skin tissue first occupies a bone tissue defect, and thus the bone tissue cannot be completely regenerated. At the same time, the skin that is being regenerated has a property to maintain a constant thickness, so that an inner groove is formed in accordance with the appearance of the missing bone tissue. Therefore, when two or more tissues or organs are damaged, the growth rate is faster so that the scaffold of the first healing tissue or organ is larger and the scaffold of the later healing tissue or organ is less porous and growing first. The tissue or organ is regenerated first to a certain thickness. In addition, the extinction or absorption of the material should be controlled as much as the rate at which new tissues or organs are completed, and the slow regeneration site will allow the material to retain its shape until regeneration is complete. The materials used as scaffolds have different shape retention periods in the body, so that the collagen sponge is maintained for less than 3 weeks, the PGA polymer for less than 6 months, the PLA polymer for less than 12 months, and the PCL polymer for less than 24 months. The retention period can be controlled by synthesizing a polymer having various retention periods into a copolymer. As such, various shapes suitable for the shape of the defect area are essential for the shielding film constituted in the tissue or organ regeneration kit of the present invention.
스케폴드의 다양한 구성으로서, 락트산과 글리콜산의 중합체(PLGA) 스펀지(10)와 콜라겐 스펀지(11)로 구성된 이중 스케폴드(도 3a)가 구성될 수 있다.
As various configurations of the scaffold, a double scaffold (FIG. 3A) consisting of a polymer (PLGA)
1)인산칼슘 합성골 입자와 콜라겐 용액이 젤상(12)으로 구성된 스케폴드(도 3b)가 구성될 수 있다.1) Calcium phosphate synthetic bone particles and collagen solution may be composed of a scaffold 12 (Fig. 3b).
2)광범위한 스케폴드에서 형상유지를 위해 PCL으로 격자층(13)으로 사출한 스케폴드(도 3c)가 구성될 수 있다. 2) A scaffold (FIG. 3C) injected into the
(1) 신경이나 혈관 재생을 위해 락트산과 글리콜산의 중합체(PLGA) 스펀지(14)로 만든 관상 스케폴드(도 3d)가 구성될 수 있다.(1) A tubular scaffold (FIG. 3D) made of a polymer (PLGA)
(2) 두 개 이상의 조직 또는 기관이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직 또는 기관을 위해 더 먼저 생분해 되는 콜라겐 스케폴드(15)와 나중에 재생되는 조직 또는 기관을 위해 더 느리게 생분해되는 PLGA 스펀지(16)로 이루어진 스케폴드(도 3e)가 구성될 수 있다. (2) If two or more tissues or organs are missing, the first
(3) 두 개 이상의 조직 또는 기관이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직 또는 기관을 위해 더 먼저 생분해되는 기공이 큰 스펀지(17)와 나중에 재생되는 조직 또는 기관을 위해 더 느리게 생분해되는 기공이 작은 스펀지(18)로 구성된 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3f).(3) If two or more tissues or organs are missing, a
(4) 한 층의 차폐막과 1 내지 5종으로 구성된 스케폴드로 가장 나중에 재생되는 부위를 위한 PLGA 스펀지층(19)과 그 다음으로 재생되는 부위를 위한 인산칼슘과 콜라겐의 블록(20), 광범위한 부위에서 스케폴드의 형상 유지를 하는 PCL의 격자층(21)과 가장 빨리 재생되는 조직 또는 기관을 위한 콜라겐 스펀지(21)로 이루어진 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3g). 또한 손상된 조직 또는 기관은 피부, 근육, 인대, 골, 신경 등 최대 5 개일 수 있어 스케폴드도 이에 맞추어 5개 층으로 구성될 수도 있다.(4) a
(5) 외부 압력이 심한 경우에 형상 유지를 위해 PCL(26)의 격자 입체 내부에 채워진 콜라겐 (25)과 충격 흡수를 위한 콜라겐 스펀지(26)로 이루어진 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3h).(5) A scaffold composed of
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 성장인자를 겔상의 스케폴드에 함유시켜 주사기나 바이알에 충진 시킨 후 동결건조 시켜서 바이알이나 주사기에 보관되어 키트로 제공될 수 있고, 사용 시에 주사용수를 주입하여 젤화하여 결손부위에 주입할 수 있다. In the present invention, a growth factor configured for tissue or organ regeneration kit is contained in a gel-like scaffold, filled in a syringe or a vial, and then lyophilized to be stored in a vial or a syringe to provide a kit. Water can be injected into the defects and gelled.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 예로서, 겔상의 스카폴드를 제조하는데 있어서, 히알루론산 용액(0.1~10wt/wt%)에 성장인자를 1mcg ~ 2 mg/ml로 함유시키며 바람직하게는 0.5mg/ml을 주사기나 바이알에 채우고 동결건조 한다(도 4a). 임상에서 사용하기 직전에 주사용수나 식염수를 주사기나 바이알에 흡입 또는 주입하여 겔화하고 결손부위에 주사한다(도 4b).In the present invention, as an example for the tissue or organ regeneration kit, in preparing a gel scaffold, hyaluronic acid solution (0.1 ~ 10wt / wt%) containing a growth factor of 1mcg ~ 2 mg / ml is preferred Preferably, 0.5 mg / ml is filled in a syringe or vial and lyophilized (FIG. 4A). Immediately before use in the clinic, water for injection or saline is inhaled or injected into a syringe or vial to gel and inject into the defect (FIG. 4B).
조직 또는 기관 세포들은 각자의 다른 성장속도를 가지고 있어, 상피세포, 진피세포, 골세포, 인대세포와 신경세포 등의 순서대로 성장 혹은 재생된다. 따라서 상피와 진피로 구성된 피부가 결손이 되면 진피보다는 상피가 먼저 재생되면서 결손된 진피가 재생되기 전에 상피가 먼저 성장하여 움푹 파인 흉터가 생긴다. 또는 골조직과 피부가 동시에 손상되면 피부 조직이 먼저 골조직 결손부를 차지하여 골조직이 완전한 재생을 이룰 수가 없다. 동시에 재생되는 피부는 일정한 두께를 유지하려는 성질이 있어 결손된 골조직의 외형에 맞추어 내부 홈이 생긴다. 따라서 두 가지 이상의 조직 또는 기관이 손상되었을 경우, 성장 속도가 빨라 먼저 치유되는 조직 또는 기관의 스케폴드는 다공성이 더 크도록 하고, 나중에 치유되는 조직 또는 기관의 스케폴드는 다공성을 적게 하여 먼저 성장하는 조직 또는 기관이 일정한 두께로 먼저 재생되도록 한다. 또한 신생 조직 또는 기관이 완성되는 속도만큼 재료의 소멸이나 흡수도 조절되어야 하며 느리게 재생되는 부위는 재생이 완료될 때까지 재료의 형태 유지성이 더 지속되도록 한다. 스케폴드로 이용되는 재료들은 체내에서 형태 유지기간이 각각 차이가 있어, 콜라겐 스펀지가 3주 미만, PGA 중합체가 6개월 미만, PLA 중합체가 12개월 미만, PCL 중합체가 24개월 미만으로 유지된다. 다양한 유지기간을 갖는 중합체를 공중합체로 합성하여 유지기간을 조절할 수 있다.Tissue or organ cells have different growth rates and grow or regenerate in the order of epithelial cells, dermal cells, bone cells, ligament cells and nerve cells. Therefore, when the skin consisting of the epidermis and the dermis becomes defective, the epidermis regenerates first rather than the dermis, and the epithelium grows first before the regenerated dermis is reproduced, resulting in a dent scar. Alternatively, when the bone tissue and the skin are damaged at the same time, the skin tissue first occupies a bone tissue defect, and thus the bone tissue cannot be completely regenerated. At the same time, the skin that is being regenerated has a property to maintain a constant thickness, so that an inner groove is formed in accordance with the appearance of the missing bone tissue. Therefore, when two or more tissues or organs are damaged, the growth rate is faster, so that the scaffold of the first healing tissue or organ is more porous, and the scaffold of the later healing tissue or organ is less porous and growing first. Allow the tissue or organ to regenerate first to a constant thickness. In addition, the extinction or absorption of the material should be controlled as much as the rate at which new tissues or organs are completed, and the slow regeneration site will allow the material to retain its shape until regeneration is complete. The materials used as scaffolds have different shape retention periods in the body, so that the collagen sponge is maintained for less than 3 weeks, the PGA polymer for less than 6 months, the PLA polymer for less than 12 months, and the PCL polymer for less than 24 months. The retention period can be controlled by synthesizing a polymer having various retention periods into a copolymer.
본 발명에 의해 제공되는 조직 또는 기관재생용키트는 다층의 스케폴드가 서로 분리되어 있거나 합착하거나 접착되어 있을 수 있다. 바람직하게는, 두 가지 이상의 조직 또는 기관이 재생되어야 하는 경우에 있어, 스케폴드는 다층으로 이루어진다. 각 층은 서로 다른 고분자물질일 수 있다. 제일 먼저 재생되는 조직 또는 기관에 해당되는 층은 먼저 분해되어 신생조직 또는 기관으로 치환되도록 할 수 있다. 재생되는 순서에 따라 각 층별로 구성을 구분하여, 나중에 재생되는 조직 또는 기관의 스케폴드 층이 형상을 유지하도록 한다. The tissue or organ regeneration kit provided by the present invention may have multiple scaffolds separated from each other, bonded or adhered to each other. Preferably, in the case where two or more tissues or organs are to be regenerated, the scaffold is multilayered. Each layer can be a different polymeric material. The layer corresponding to the tissue or organ that is regenerated first may be first degraded and replaced with a neoplastic tissue or organ. The layers are divided according to the order in which they are reproduced, so that the scaffold layer of tissue or organ to be regenerated later is maintained in shape.
두 가지 종류 이상의 조직 또는 기관이 동시에 재생되어야 하는 경우에 같은 고분자물질이더라도 관통형 기공의 분포가 서로 다른 다층일 수 있다. 관통형 기공이 많을수록 신생조직 또는 기관으로 먼저 생성되는 성질을 이용한다. 제일 먼저 재생되는 조직 또는 기관에 해당되는 층은 관통형 기공이 많도록 하여 먼저 재생되도록 하고 후순위로 재생되는 세포층의 스케폴드층은 관통형 기공이 적도록 구성하여 스케폴드의 형태유지성을 높일 수 있다.In the case where two or more kinds of tissues or organs are to be regenerated at the same time, even through the same polymer material, the distribution of the through pores may be different from each other. The more penetrating pores, the more likely it is to take advantage of the properties that are first created by the new tissue or organ. The layer corresponding to the tissue or organ that is regenerated first has a lot of through-pores so that it can be regenerated first, and the scaffold layer of the cell layer that is regenerated in a lower order can be configured to have less through-pores, thereby increasing the shape retention of the scaffold. .
한 종류의 조직 또는 기관(예: 진피 혹은 골조직 또는 기관 단독)의 결손부위가 너무 커서 스케폴드의 부피도 매우 커져 형태유지가 어려운 경우, 형상 변형이 쉬우면서 변형된 형상으로 유지되도록 하는 층이 추가될 수도 있다.If a defect in one type of tissue or organ (e.g., dermis or bone tissue or organ alone) is so large that the volume of the scaffold is too large to maintain shape, an additional layer is provided to facilitate shape deformation and maintain the deformed shape. May be
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 스케폴드의 형상유지를 위한 보강층이 추가될 수 있고 그 재료는 PCL, PLA, PLGA, PGA의 생분해성 고분자물질에서 선택될 수 있다.In the present invention, a reinforcing layer for maintaining the shape of the scaffold configured for the tissue or organ regeneration kit may be added, and the material may be selected from biodegradable polymer materials of PCL, PLA, PLGA, and PGA.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 스케폴드는 격자형 입체이고 이 격자 내부에 콜라겐 스펀지가 채워질 수 있다.In the present invention, the scaffold configured for the tissue or organ regeneration kit may be a lattice shape and a collagen sponge may be filled in the lattice.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트를 위해 구성되는 격자형 입체의 재료로 합성 고분자물질이나 합성 고분자물질과 칼슘 포스페이트 세라믹의 혼합체나 금속에서 선택될 수 있다. 바람직하게는 손상된 조직 또는 기관이 강한 외력에 노출되는 경우에는 PCL, PLA, PLGA, PGA합성 고분자물질이나 합성 고분자물질과 칼슘 포스페이트 세라믹의 혼합체나 티타늄이나 스테인리스스틸 금속으로 만든 격자형 입체의 스케폴드 와 이 격자 내부에 채워진 고분자물질 스펀지가 다른 스케폴드 층과 함께 구성될 수 있다.In the present invention, the lattice solid material configured for the tissue or organ regeneration kit may be selected from a synthetic polymer material, a mixture of a synthetic polymer material and a calcium phosphate ceramic, or a metal. Preferably, when damaged tissues or organs are exposed to strong external forces, a mixture of PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic polymers or synthetic polymers and calcium phosphate ceramics, or lattice-shaped scaffolds made of titanium or stainless steel metal, A polymeric sponge filled inside the lattice can be constructed with other scaffold layers.
본 발명에서는 성장인자가 차폐막에 함유된 채로 스케폴드와 구성되거나, 성장인자가 스케폴드에 함유된 채로 차폐막과 구성되거나 또는 성장인자가 스케폴드와 차폐막에 함유된 채로 구성된 조직 또는 기관재생용 키트로 제공될 수 있도록 성장인자와 스케폴드와 차폐막을 함께 구성하여 성장인자의 세포증식 효과와 차폐막의 기능과 스케폴드의 역할을 상호 보완하도록 할 수도 있다. 기존 공지문헌들에서는 성장인자를 이용한 조직 또는 기관재생에서, 결손 부위에 손상된 조직 또는 기관의 세포가 성장할 수 있는 공간과 형태를 유지하는 스케폴드에 대한 연구가 주로 이루어져 왔고 최근에는 성장인자를 스케폴드 없이 차폐막만을 사용하는 연구가 시작되고 있다, 이들의 연구는 임상적 효능이나 부작용 예방에 입각한 연구보다는 실험실적 접근이 우세하다. 본 발명은 임상에서 성장인자를 이용한 증례의 결과를 바탕으로, 결손 부위의 주변 정상조직 또는 기관과 일체성을 갖춘 조직 또는 기관재생을 위해서 갖추어야 할 조건은 성장인자와 스케폴드와 차폐막이 동시에 이용되어야 한다는 것이다.In the present invention, the growth factor is composed of the scaffold contained in the shielding membrane, the growth factor is composed of the shielding membrane contained in the scaffold or the tissue or organ regeneration kit consisting of the growth factor is contained in the scaffold and the shielding membrane The growth factor, the scaffold and the shield may be configured together so that the growth factor of the growth factor, the function of the shield and the role of the scaffold may be complemented. In the existing publications, studies on scaffolds that maintain the space and shape in which tissues of damaged tissues or organs are grown at the defect site in tissue or organ regeneration using growth factors have been mainly conducted, and recently, growth factors have been scaffolded. Studies using only barriers are starting, and their studies have a laboratory approach rather than studies based on clinical efficacy or side effect prevention. The present invention is based on the results of a case using a growth factor in the clinic, the conditions to be achieved for tissue or organ regeneration that is integral with the surrounding normal tissue or organ of the defect site should be used at the same time growth factor, scaffold and shielding membrane Is that.
스케폴드층은 BMP-2와 같은 성장인자나 줄기세포의 담체로서의 역할을 하며, 주변 정상 혈관이 내부로 성장하기 위한 관통형 기공을 가진 3차원 공간을 유지시켜 준다.The scaffold layer serves as a growth factor such as BMP-2 or a carrier for stem cells, and maintains a three-dimensional space having penetrating pores to allow the surrounding normal blood vessels to grow inside.
성장인자를 스케폴드나 차폐막에 적용하기 위해서는 이들 재료가 친수성을 가져야 한다. 따라서 스케폴드나 차폐막에 성장인자를 직접 수화시켜 사용하거나 이들 재료에 미리 함유시켜 사용하기 위해서는 재료 성분과 구성에서 고려되어야 할 사항이 있다.In order to apply growth factors to scaffolds or barriers, these materials must be hydrophilic. Therefore, in order to use the growth factor directly on the scaffold or the shielding film or to include it in advance in these materials, there are matters to be considered in the material composition and composition.
차폐막을 결손조직 또는 기관에 적용하는데 있어서, 개방된 부위에 위치시키는 차폐막은 세균침입 방지를 위해 소수성 고분자를 이용하는 것이 바람직하다. 성장인자를 적용하기 위해서는 친수성의 차폐막층을 하층에 추가해야 한다.
In applying the shielding membrane to a defective tissue or organ, it is preferable that the shielding membrane positioned at the open site uses a hydrophobic polymer to prevent bacterial invasion. To apply the growth factor, a hydrophilic shielding layer must be added to the lower layer.
또한 스케폴드에 성장인자를 적용하거나 함유시키는데 있어서, 형태 유지를 위한 재료들은 소수성의 합성 고분자이거나 성장인자 단백질과 킬레이션하여 방출을 억제하는 인산칼슘염 결정체이므로, 친수성의 합성 혹은 천연 고분자를 스케폴드 내부에 채우거나 그 스케폴드 외부에 함유시켜야 한다.In addition, in the application or inclusion of growth factors in the scaffold, the material for maintaining the form is a hydrophobic synthetic polymer or calcium phosphate salt crystals that chelate with the growth factor protein to inhibit their release, thus scaffolding hydrophilic synthetic or natural polymers. It must be filled internally or contained outside its scaffold.
성장인자를 스케폴드와 차폐막에 적용방법은 크게 네 가지이다.There are four ways to apply growth factors to scaffolds and shields.
일반적으로 스케폴드와 차폐막 층에 직접 성장인자 용액을 수화시켜 사용하는 방법을 이용한다. 하지만 조작성이 떨어져, 성장인자를 스케폴드에 함유시키거나 차폐막에 함유시키거나 스케폴드와 차폐막에 함유시킬 수 있다. 성장인자를 함유시키는 방법은 대상 스케폴드나 차폐막에 성장인자의 유효약효 농도의 용액을 직접 수화시킨 후, 동결 건조하는 방법을 이용한다.In general, a method of hydrating the growth factor solution directly on the scaffold and the shield layer is used. However, due to poor operability, growth factors may be contained in the scaffold, the shielding film, or the scaffold and the shielding film. As a method of containing a growth factor, a method of directly hydrating a solution of an effective drug concentration of a growth factor in a target scaffold or a shielding film and then freeze-drying is used.
성장인자를 스케폴드나 차폐막에 적용하기 위해서는 이들 재료가 친수성을 가져야 한다. 따라서 스케폴드나 차폐막에 성장인자를 직접 수화시켜 사용하거나 이들 재료에 미리 함유시켜 사용하기 위해서는 재료 성분과 구성에서 고려되어야 할 사항이 있다.In order to apply growth factors to scaffolds or barriers, these materials must be hydrophilic. Therefore, in order to use the growth factor directly on the scaffold or the shielding film or to include it in advance in these materials, there are matters to be considered in the material composition and composition.
차폐막을 결손조직에 적용하는데 있어서, 개방된 부위에 위치시키는 차폐막은 세균침입 방지를 위해 소수성 고분자를 이용하는 것이 바람직하다. 성장인자를 적용하기 위해서는 친수성의 차폐막층을 하층에 추가해야 한다.In applying the shielding film to the defective tissues, it is preferable that the shielding film placed at the open site uses a hydrophobic polymer to prevent bacterial invasion. To apply the growth factor, a hydrophilic shielding layer must be added to the lower layer.
또한 스케폴드에 성장인자를 적용하거나 함유시키는데 있어서, 형태 유지를 위한 재료들은 소수성의 합성 고분자이거나 성장인자 단백질과 킬레이션하여 방출을 억제하는 인산칼슘염 결정체이므로, 친수성의 합성 혹은 천연 고분자를 스케폴드 내부에 채우거나 그 스케폴드 외부에 함유시켜야 한다.In addition, in the application or inclusion of growth factors in the scaffold, the material for maintaining the form is a hydrophobic synthetic polymer or calcium phosphate salt crystals that chelate with the growth factor protein to inhibit their release, thus scaffolding hydrophilic synthetic or natural polymers. It must be filled internally or contained outside its scaffold.
성장인자를 스케폴드와 차폐막에 적용방법은 크게 네 가지이다. 일반적으로 스케폴드와 차폐막 층에 직접 성장인자 용액을 수화시켜 사용하는 방법을 이용한다. 하지만 조작성이 떨어져, 성장인자를 스케폴드에 함유시키거나 차폐막에 함유시키거나 스케폴드와 차폐막에 함유시킬 수 있다. 성장인자를 함유시키는 방법은 대상 스케폴드나 차폐막에 성장인자의 유효약효 농도의 용액을 직접 수화시킨 후, 동결 건조하는 방법을 이용한다.There are four ways to apply growth factors to scaffolds and shields. In general, a method of hydrating the growth factor solution directly on the scaffold and the shield layer is used. However, due to poor operability, growth factors may be contained in the scaffold, the shielding film, or the scaffold and the shielding film. As a method of containing a growth factor, a method of directly hydrating a solution of an effective drug concentration of a growth factor in a target scaffold or a shielding film and then freeze-drying is used.
본 발명에서는 조직 또는 기관재생용키트에 성장인자 이외에 줄기세포인 다능성 중간엽줄기세포와 같은 신경세포, 성상세포, 지방세포, 연골형성세포, 골형성세포, 또는 인슐린분비 췌장베타세포로 분화하는 능력이 있는 줄기세포, 다능성 조혈모줄기세포, 전능성줄기세포, 다능성신경줄기세포, 다능성췌장줄기세포, 발거된 치아의 치수 세포 및 치주인대세포로 이루어진 군에서 선택된 줄기세포 1종 이상 더 함유할 수도 있다.In the present invention, in addition to the growth factor in the tissue or organ regeneration kit, stem cells differentiate into pluripotent mesenchymal stem cells, such as pluripotent mesenchymal stem cells, astrocytic cells, adipocytes, chondrogenic cells, osteogenic cells, or insulin-secreting pancreatic beta cells. Contains at least one stem cell selected from the group consisting of capable stem cells, pluripotent hematopoietic stem cells, pluripotent stem cells, pluripotent neural stem cells, pluripotent pancreatic stem cells, extracted tooth pulp cells and periodontal ligament cells You may.
본 발명에서 조직 또는 기관재생용키트에 성장인자 이외에, 소염진통제, 항균제 및 부신피질호르몬제에서 선택된 약물을 1종 이상 더 함유할 수 있다. 바람직하게는 조직 또는 기관재생용키트에 성장인자 이외에 피록시캄, 케토프로펜(ketoprofen), 플루비프로펜(flurbiprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 이부프로펜(ibuprofen)을 포함하는 페닐프로피온산 유도체계열의 엔세이드류; 피록시캄(piroxicam), 테녹시캄(tenoxicam), 멜록시캄(meloxicam)을 포함하는 옥시캄 유도체계열의 엔세이드류; 디클로페낙(diclofenac); 및 인도메타신(indomethacin) 중에서 선택된 소염진통제, amoxicillin, erythromycin, metronidazole, Amoxicillin, Amoxacillin-clavulanate, Ampicillin-sulbactam, Ampicillin, Piperacillin, Benzathine penicillin, Cephalosporin, Cefazolin, Other cephalosporin, Lincosamide (Clindamycin), Macrolide (Erythromycin), 테트라사이클린 하이드로클로라이드, 세틸피리디늄 클로라이드, 클로르헥시딘 하이드로클로라이드에서 선택된 항균제, 메틸프레드니솔론, 하이드로코르티손 아세테이트에서 선택된 부신피질호르몬제 약물을 1종 이상 더 함유시킬 수 있다.In the present invention, in addition to the growth factor in the tissue or organ regeneration kit, it may further contain one or more drugs selected from anti-inflammatory analgesics, antibacterial agents and corticosteroids. Preferably, phenylpropionate derivatives including pyroxhamm, ketoprofen, flurbiprofen, fenoprofen, and ibuprofen in addition to growth factors in tissue or organ regeneration kits. Series of amides; Oxycam derivatives such as pyroxicam, tenoxicam and meloxicam; Diclofenac; And anti-inflammatory drugs selected from indomethacin (indomethacin), amoxicillin, erythromycin, metronidazole, Amoxicillin, Amoxacillin-clavulanate, Ampicillin-sulbactam, Ampicillin, Piperacillin, Benzathine penicillin, Cephalosporin, Cefazolin, Other Lincosphaporin ), Tetracycline hydrochloride, cetylpyridinium chloride, chlorhexidine hydrochloride, may be contained at least one corticosteroid drug selected from methylprednisolone, hydrocortisone acetate.
성장인자와 더불어 항생제를 함께 스케폴드에 적용하는 과정에서 골수염이나 피부 염증이 동반된 조직 또는 기관 결손부위에 성장인자를 스케폴드와 차폐막에 적용할 때는 테트라사이클린과 주사용수를 함께 사용하여 감염을 줄일 수 있다. 이 결과는 도 10에 나타내었다. 이 실시예의 테트라사이클린 대신에 상기 열거 약물 등을 사용할 수 있다.When applying growth factors to antibiotics on scaffolds, when applying growth factors to scaffolds and barriers in tissue or organ defects with osteomyelitis or skin inflammation, use tetracycline and water for injection to reduce infection Can be. This result is shown in FIG. Instead of the tetracycline of this example, the enumerated drugs and the like can be used.
조직 또는 기관 손상이 광범위한 경우, CT(computer tomography)나 3차원 광분석기 등으로 손상된 조직 또는 기관의 3차원 영상을 획득하고 조직 또는 기관이 재생될 3차원 형상을 시뮬레이션 프로그램으로 획득한다. 이 3차원 형상과 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 신생 조직 또는 기관이 재생되는 동안 형태를 유지해 주는 차폐막과 스케폴드를 설계하고 차폐막 재료로 이용되는 중합체를 이용한 레이저 광중합 제조법, 중합체 용액 증발법, 교차결합법, 열가소성 제조법 및 컴퓨터 밀링센터를 이용한 기계적 가공법으로 차폐막을 제작하고, 차폐막 내부에 스케폴드 재료로 이용되는 중합체를 채워 넣은 맞춤형 차폐막 및 스케폴드를 제작한다. 이 결과는 도 11에 나타내었다.
When tissue or organ damage is extensive, a three-dimensional image of a damaged tissue or organ is acquired by computer tomography (CT) or a three-dimensional optical analyzer, and a three-dimensional shape in which the tissue or organ is reproduced is acquired by a simulation program. This three-dimensional shape and simulation program is used to design shielding membranes and scaffolds to maintain shape during regeneration of new tissues or organs, and to produce laser photopolymerization using polymers used as shielding materials, polymer solution evaporation, crosslinking, A shielding film is manufactured by a thermoplastic manufacturing method and a mechanical processing method using a computer milling center, and a custom shielding film and a scaffold with a polymer used as a scaffolding material are prepared inside the shielding film. This result is shown in FIG.
다음에 실시예로서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이들 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but these Examples do not limit the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
성장인자, 스케폴드 및 차폐막으로 구성된 키트:Kit consisting of growth factor, scaffold and shield:
도 5a에서 rhBMP-2(26)와 인산칼슘 합성골 함유 콜라겐의 블록형상의 스케폴드(27)와 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(28)으로 구성된 (도 5b) 키트에서 바이알에 동결건조된 rhBMP-2성장인자를 식염수로 용액화 하여 인산칼슘 합성골 함유 콜라겐으로 구성된 스케폴드에 수화시켜 사용하는 방법으로, 이 스케폴드의 콜라겐 성분이 성장인자를 함유하여 주변 줄기세포로 서서히 방출함으로써 효과를 나타내게 한다.
RhBMP-2 lyophilized in vials in FIG. 5A (FIG. 5B) kit consisting of a block-shaped
인산칼슘 합성골 함유 콜라겐 블록 스케폴드 제작은 다음과 같다.Preparation of collagen block scaffold containing calcium phosphate synthetic bone is as follows.
소의 인대나 돼지의 피하조직을 적출하여, 작은 크기로 분쇄하고, 계면활성제와 탈지방제 및 살균제를 이용하여 콜라겐 성분을 추출한다. 콜라겐 섬유다발을 분리하기 위하여 pH3에서 펩신 처리를 하여 미세 콜라겐 섬유를 얻는다. 이를 동결건조 하여 순수 콜라겐을 정제해서 무게비 3~5%의 콜라겐 용액을 만든다. 인산칼슘염 파우더를 바인더와 나프탈렌 등으로 혼합하고 기계적 교반이나 압축을 가하여 고체화 하여 소결하면 나프탈렌이 빠져 나가면서 다공성 합성골 입자가 제작된다. 이를 몰드에 넣고 콜라겐 3~5 % 용액과 교차결합제를 동시에 넣어 동결건조 한다.
Bovine ligaments and pig skin subcutaneous tissues are removed, ground to small size, and the collagen component is extracted using a surfactant, a defatting agent and a bactericide. Pepsin treatment is performed at
실시예 2Example 2
성장인자를 함유한 스케폴드 및 차폐막으로 구성된 키트:
Kits consisting of scaffolds and shields containing growth factors:
도 6a에서rhBMP-2성장인자를 콜라겐 스펀지로 구성된 스케폴드(29)에 동결 건조시키고 비흡수성 PTFE 시트 차폐막(30)이 구성되어 있는 구조(도 6b)이다. 이는 콜라겐 스펀지는 성장인자의 담체로서 매우 널리 사용되고 있고, 성장인자를 서방출시키는 효과가 뛰어나기 때문이다. 반면 차폐막으로 PTFE시트를 사용함으로써, 성장인자가 차폐막을 통과하지 못할 뿐만 아니라, 소수성 재료이어서 성장인자를 결합시키지 못해 성장인자가 주변의 줄기세포로 방출되는 효과를 가지고 소량으로도 충분한 효과를 낼 수 있다. 콜라겐 스펀지 제작 방법은 무게비 3~5%(w/w)의 콜라겐 용액을 교차 결합제를 추가하여 몰드에 넣고 동결 건조시켜 스펀지를 제작한다. PTFE 차폐막의 제작방법은 전기 방사기에서 고분자 재료를 각 용매에 녹여 나노섬유를 방사시켜 막을 만드는 순간에 교차결합을 하면서 섬유 사이에 마이크로 단위의 기공이 생성되도록 하고 이를 사용하기 편리한 형태로 재단한다.In FIG. 6A, the rhBMP-2 growth factor is lyophilized on a
PTFE 차폐막과 콜라겐 스펀지는 서로 결합되지 않는 재질이므로 부틸시아노아크릴결합제를 이용하여 접착시킬 수도 있다.
PTFE shielding film and collagen sponge is a material that is not bonded to each other can also be bonded using a butylcyanoacrylic binder.
실시예 3Example 3
성장인자를 함유한 차폐막 및 스케폴드로 구성된 키트:
Kits consisting of shields and scaffolds containing growth factors:
도 7a에서 rhBMP-2가 콜라겐 차폐막(32)에 투입되어 동결 건조된 차폐막 및 PLGA 스펀지로 구성된 스케폴드(31)으로 구성된 키트로, 스케폴드(31)와 차폐막(32)으로 구성된 구조(도 7b)이다. 이는 PLGA 공중합체가 적정 강도를 가져, 직경이 작고 함몰된 흉터조직 내부에 삽입하여 주변 조직과 연속성과 일체성을 갖도록 하고 작은 결손부에 소량의 성장인자를 적용할 경우에서 적용된다. 콜라겐 차폐막의 제작방법은 무게비 3~5%의 콜라겐 용액을 3 mm 깊이의 몰드에 넣고 동결 건조하여 스펀지를 만든 후, 이를 압축기에 넣어 0.3 mm미만의 두께로 얇게 만든 후 교차 결합시킨다. 또한 락트산과 글리콜산의 공중합체(PLGA )스펀지는 PLGA 합성 고분자를 클로로포름 등의 용매에 넣고 녹인 후 소금 입자 층에 붓고 동결건조한 후, 소금을 수세하면 스펀지가 제작된다.
In FIG. 7A, rhBMP-2 is a kit composed of a
실시예 4Example 4
성장인자를 함유한 스케폴드 및 차폐막으로 구성된 키트:
Kits consisting of scaffolds and shields containing growth factors:
도 8a에서 관상의 PLGA 공중합체 스펀지 스케폴드(33)와 콜라겐 차폐막(34) 모두에 성장인자를 포매하여 동결 건조한 키트로, 말단조직 또는 기관의 혈관이 손상되어 혈액이 성장인자를 쉽게 용출시켜 효과를 나타내기 어려운 경우에는 스케폴드와 차폐막 모두에 성장인자를 함유시킨다. 관상의 스케폴드를 제작하는 방법은 관상 형상의 내부 홈을 가진 몰드에 소금입자를 채운 후, 클로로포름 용매에 용해시킨 PLGA 공중합체 용액을 부어서 동결 건조하여 제작한다. 관상형 콜라겐 차폐막도 관상 형상의 폭 3 mm 내부 홈을 가진 몰드에 3~5% 콜라겐 용액을 채워 동결 건조하여 스펀지를 만들고 관상의 압착기에서 0.3mm 두께로 압착하여 교차 결합시킨다(도 8b).
In FIG. 8A, a growth factor is embedded in both the tubular PLGA
실시예 5Example 5
피부재생 형상 유지 차폐막의 제조 예:
Production Example of Skin Regeneration Shape Retaining Shielding Film:
피부 손상이 광범위한 경우, CT(computer tomography)나 3차원 광분석기 등으로 피부조직의 3차원 영상을 획득하고 피부조직이 재생될 3차원 형상을 시뮬레이션 프로그램으로 획득한다. 이 3차원 형상과 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 피부조직이 재생되는 동안 형태를 유지해 주는 차폐막을 설계하고 폴리에폭시 중합체를 이용한 레이저 광중합 차폐막이나 폴리카프로락톤(PCL) 중합체를 이용한 열가소성 차폐막 또는 폴리에테르에테르케톤(Polyether ether ketone:PEEK)수지나 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene:PTFE)수지와 같은 엔지니어링 중합체 블록을 컴퓨터 밀링센터로 차폐막을 제작한다. 결손된 피부조직 부피에는 콜라겐 등의 스케폴드와 rhBMP-2를 투입하고 피부재생 형상 유지 차폐막을 고정한다. 그 결과는 도 11에 나타내었다.
In the case of extensive skin damage, a three-dimensional image of skin tissue is acquired by CT (computer tomography) or a three-dimensional optical analyzer, and a three-dimensional shape in which the skin tissue is reproduced is acquired by a simulation program. This 3D shape and simulation program is used to design a shielding film that maintains shape during skin tissue regeneration, and a laser photopolymerization shielding film using a polyepoxy polymer, a thermoplastic shielding film using a polycaprolactone (PCL) polymer, or a polyether ether ketone ( Engineering membrane blocks, such as polyether ether ketone (PEEK) resins or polytetrafluoroethylene (PTFE) resins, are fabricated in computer milling centers to produce shielding films. Collagen scaffolds and rhBMP-2 are added to the defective skin tissue volume, and the skin regeneration shape maintenance membrane is fixed. The results are shown in Fig.
실시예 6Example 6
차폐막의 다양한 구성:
Various configurations of shields:
1. 콜라겐 스펀지를 압착하여 교차 결합시킨 콜라겐 멤브레인(1)과 성형시킨 상태(3)로 유지되는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene:PTFE)시트(2)인 두 종류 차폐막이 있다. 이는 도 2a에 나타내었다.1. There are two kinds of shielding membranes: a collagen membrane (1) pressed and crosslinked with a collagen sponge and a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (2) held in a molded state (3). This is shown in Figure 2a.
2. 외부의 세균과 물리화학적 방어를 위한 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene:PTFE)시트(5)와 성장인자나 줄기세포에 친화성을 갖는 콜라겐 차폐막(4)으로 구성된 이중 차폐막이 구성될 수 있다. 이는 도 2b에 나타내었다.2. A double shielding membrane may be composed of a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (5) for external bacterial and physicochemical defense and a collagen shield (4) having affinity for growth factors or stem cells. . This is shown in Figure 2b.
3. 차폐막의 형상유지를 위해 보강된 금속 혹은 합성중합체 메쉬(7)로 구성된 차폐막(6). 서로 다른 차폐막층(8, 9) 사이에 메쉬가 고정되거나, 한 층의 차폐막 하부에 메쉬가 고정되는 방식의 차폐막으로, 메쉬는 차폐막의 중심에서 외곽 방향으로 확장 배치되도록 구성될 수 있다. 합성중합체 메쉬(7)는 사출이나 시트를 성형하여 차폐막(6)에 열압착으로 합착시켰다. 이는 도 2c에 나타내었다.3. A shielding film (6) consisting of a reinforced metal or synthetic mesh (7) for maintaining the shape of the shielding film. A mesh is fixed between the
실시 예 7Example 7
스케폴드의 다양한 구성:
Various configurations of scaffolds:
스케폴드의 다양한 구성으로서, 락트산과 글리콜산의 중합체(PLGA) 스펀지(10)와 콜라겐 스펀지(11)로 구성된 이중 스케폴드가 구성될 수 있다. 이는 도 3a에 나타내었다.
As various configurations of the scaffold, a double scaffold composed of a polymer (PLGA)
1. 인산칼슘 합성골 입자와 콜라겐 용액이 젤상(12)으로 구성된 스케폴드가 구성될 수 있다.(도 3b).1. Calcium phosphate synthetic bone particles and collagen solution may be composed of a scaffold composed of a gel (12) (Fig. 3b).
2. 광범위한 스케폴드에서 형상유지를 위해 PCL으로 격자층(13)으로 사출한 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3c).2. A scaffold injected into the
3. 신경이나 혈관 재생을 위해 락트산과 글리콜산의 중합체(PLGA) 스펀지(14)로 만든 관상 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3d).3. A tubular scaffold made of a polymer (PLGA)
4. 두 개 이상의 조직이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직을 위해 더 먼저 생분해 되는 콜라겐 스케폴드(15)와 나중에 재생되는 조직을 위해 더 느리게 생분해되는 PLGA 스펀지(16)로 이루어진 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3e).4. If two or more tissues are missing, a scaffold consisting of a
5. 두 개 이상의 조직이 결손된 경우, 먼저 재생되는 조직을 위해 더 먼저 생분해되는 기공이 큰 스펀지(17)와 나중에 재생되는 조직을 위해 더 느리게 생분해되는 기공이 작은 스펀지(18)로 구성된 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3f).5. If two or more tissues are missing, a scaffold consisting of a larger, firstly biodegradable pore sponge (17) for the first regenerating tissue and a slower, more biodegradable sponge (18) for later regeneration tissue. May be configured (FIG. 3F).
6. 한 층의 차폐막과 1 내지 5종으로 구성된 스케폴드로 가장 나중에 재생되는 부위를 위한 PLGA 스펀지층(19)과 그 다음으로 재생되는 부위를 위한 인산칼슘과 콜라겐의 블록(20), 광범위한 부위에서 스케폴드의 형상 유지를 하는 PCL의 격자층(21)과 가장 빨리 재생되는 조직을 위한 콜라겐 스펀지(21)로 이루어진 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3g). 또한 손상된 조직은 피부, 근육, 인대, 골, 신경 등 최대 5 개일 수 있어 스케폴드도 이에 맞추어 5개 층으로 구성될 수도 있다.6.
7. 외부 압력이 심한 경우에 형상 유지를 위해 PCL(26)의 격자 입체 내부에 채워진 콜라겐 (25)과 충격 흡수를 위한 콜라겐 스펀지(26)로 이루어진 스케폴드가 구성될 수 있다(도 3h).
7. A scaffold consisting of
실시예 8Example 8
겔상 스케폴드의 제조:
Preparation of Gel Scaffolds:
히알루론산 용액(0.1~10wt/wt%)에 성장인자를 0.5 mg/ml로 함유시키고 주사기나 바이알에 채우고 동결건조 한다(도 4a). 임상에서 사용하기 직전에 주사용수나 식염수를 주사기나 바이알에 흡입 또는 주입하여 젤화하고 결손부위에 주사한다(도 4b).
The growth factor in the hyaluronic acid solution (0.1 ~ 10wt / wt%) to 0.5 mg / ml, filled in a syringe or vial and lyophilized (Fig. 4a). Immediately before use in the clinic, water for injection or saline is inhaled or injected into a syringe or vial and gelated and injected into the defect (FIG. 4b).
실시예 9Example 9
성장인자를 함유한 스케폴드와 차폐막으로 구성된 키트:Kits consisting of scaffolds and shields containing growth factors:
도 8a에서 관상의 PLGA 공중합체 스펀지 스케폴드(33)와 콜라겐 차폐막(34) 모두에 성장인자를 포매하여 동결 건조한 키트로, 말단조직의 혈관이 손상되어 혈액이 성장인자를 쉽게 용출시켜 효과를 나타내기 어려운 경우에는 스케폴드와 차폐막 모두에 성장인자를 함유시킨다. 관상의 스케폴드를 제작하는 방법은 관상 형상의 내부 홈을 가진 몰드에 소금입자를 채운 후, 클로로포름 용매에 용해시킨 PLGA 공중합체 용액을 부어서 동결 건조하여 제작한다. 관상형 콜라겐 차폐막도 관상 형상의 폭 3 mm 내부 홈을 가진 몰드에 3~5% 콜라겐 용액을 채워 동결 건조하여 스펀지를 만들고 관상의 압착기에서 0.3mm 두께로 압착하여 교차 결합시킨다(도 8b).In FIG. 8A, a growth factor is embedded in both the tubular PLGA
실시예 10Example 10
성장인자와 더불어 항생제를 함께 스케폴드에 적용:
Application of antibiotics to growth factors along with scaffolds:
골수염이나 피부 염증이 동반된 조직 결손부위에 성장인자를 스케폴드와 차폐막에 적용할 때는 테트라사이클린과 주사용수를 함께 사용하여 감염을 줄일 수 있다. 이를 도 10에 나타내었다.When applying growth factors to scaffolds and barriers in tissue defects with osteomyelitis or skin inflammation, tetracycline and water for injection can be used to reduce infection. This is shown in FIG. 10.
이 실시예의 테트라사이클린 대신에 상기 열거 약물 등을 사용할 수 있다.
Instead of the tetracycline of this example, the enumerated drugs and the like can be used.
실시 예 11Example 11
본 실시예들은 유전자 재조합 기법으로 BMP-2(고BMP-2)를 제조하는 방법을 예시한 것이며, 이는 공지의 방법을 예시한 것이다. 본 발명에서 사용되는 다른 성장인자들도 모두 공지이며, 본 발명에서는 이러한 공지의 성장인자를 사용하여 3요소의 키트를 제조한다.
These examples illustrate a method for producing BMP-2 (high BMP-2) by genetic recombination techniques, which illustrate known methods. All other growth factors used in the present invention are also known, and in the present invention, a three-element kit is prepared using these known growth factors.
1. rhBMP-2의 생산:
1. Production of rhBMP-2:
1) Human BMP-2 유전자의클로닝(cloning):1) Cloning of Human BMP-2 gene:
Human BMP-2 유전자를 얻기 위하여 U2OS 세포에서total cellular RNA를Trizol(Gibco BRL, NY, USA) 용액을 사용하여 추출하여 역전사반응을 실시하였다. 5'-AATTTTACAGCTTCTAGCGACACCCACAACCCT-3'을 사용하여polymerase chain reaction(PCR)을 실시하였다. PCR 산물을 분리하여 pGEM-T vector(Promega, USA)에 삽입시킨 후 E. coli(DH5α) 세포를 이용하여 클로닝 하였다.To obtain human BMP-2 gene, total cellular RNA was extracted from U2OS cells using Trizol (Gibco BRL, NY, USA) solution and subjected to reverse transcription. Polymerase chain reaction (PCR) was performed using 5'-AATTTACAGCTTCTAGCGACACCCACAACCCT-3 '. PCR products were isolated and inserted into pGEM-T vector (Promega, USA) and cloned using E. coli (DH5α) cells.
2) 고밀도세포배양:2) High-density cell culture:
발효조(KoBioTec, Incheon, Korea)를이용하여 Fatemeh등의 방법을 응용하여 고밀도로 배양하였다. 멸균된 영양배지(Glucose 33.3 g/L, peptone 10 g/L, yeast extract 5 g/L, MgSO4 1 g/L, CaCl20.048 g/L, ZnSO40.0176 g/L, CuSO4 0.008 g/L)를 첨가하면서 24시간동안 배양하였다.
The fermentation tank (KoBioTec, Incheon, Korea) was used for the cultivation at a high density using the method of Fatemeh et al. Sterilized nutrient medium (Glucose 33.3 g / L, peptone 10 g / L, yeast extract 5 g / L, MgSO 4 1 g / L, CaCl 2 0.048 g / L, ZnSO 4 0.0176 g / L, CuSO 4 0.008 g / Incubate for 24 hours with the addition of L).
3) 단백질정제:3) Protein purification:
현탁액을 -80℃ deep freezer(Nihon Freezer, Japan)에 보관하였다. 냉동된 현탁액을 냉장온도에서 해동시킨 후 가압하여 세포를 파쇄한 후 5,500xg, 4℃에서 45분간원심분리 하였다. 재변성과정을 거친mature rhBMP-2가 본래의 3차구조를 가지게 되면 N-말단이 heparin-binding site를 가지게 된다.The suspension was stored in -80 ° C deep freezer (Nihon Freezer, Japan). After thawing the frozen suspension at refrigeration temperature, the cells were crushed by pressing and centrifuged for 45 minutes at 5,500xg, 4 ℃. When the renatured feature rhBMP-2 has the original tertiary structure, the N-terminus has a heparin-binding site.
2. 정제한 rhBMP-2의 생화학적특성:2. Biochemical properties of purified rhBMP-2:
1) rhBMP-2 원액의 순도 및 동정시험: SDS-PAGE:1) Purity and identification test of rhBMP-2 stock solution: SDS-PAGE:
시험결과, rhBMP-2 원액은 표준액과 동일한 이동거리를 나타내었고, 95% 이상의 순도를 나타내었다(도 1a).As a result, the rhBMP-2 stock solution showed the same moving distance as the standard solution, and showed a purity of 95% or more (FIG. 1A).
2) HPLC(High performance Liquid Chromatography)분석:2) HPLC (High performance Liquid Chromatography) analysis:
정제된 rhBMP-2 이량체를 0.1% TFA(Trifluoroaceticacid)에 1㎍/㎕의 농도로 녹여 C4 reversed-phase HPLC column(4.6mm×50mm, 300Å, 5㎛ particle size; Gracevydac, CA, USA) 각분획의 단백질을 검출하고 모니터하였다. rhBMP-2 원액의 시험결과 표준액과 동등한 유지시간을 나타내어, rhBMP-2 원액은 표준액과 동등한 유지시간을 나타내야 하며, 시험결과 적합하였다(도 1b).Purified rhBMP-2 dimer was dissolved in 0.1% Trifluoroacetic acid (TFA) at a concentration of 1 µg / µl, and each fraction of a C4 reversed-phase HPLC column (4.6 mm x 50 mm, 300 µm, 5 µm particle size; Gracevydac, CA, USA) Protein was detected and monitored. The test results of the rhBMP-2 stock solution showed the same retention time as that of the standard solution, and the rhBMP-2 stock solution should show the same retention time as the standard solution.
3. rhBMP-2 단백질의 생산 및 정제 결과:3. Results of rhBMP-2 protein production and purification:
이량화시켜 Heparin column으로 affinity chromatography를 실시하였다. 그 결과, 도 1a에서 보여지는 바와 같이 0.3M NaCl 분획에서 대부분의 단량체와 소량의 이량체가 용출되었고 0.5M NaCl 분획에서 이량체들이 용출되었다. 정제된 rhBMP-2단량체와 단량체를 DS-PAGE로 분석하여 확인하였다. 생산된 단량체의 크기는 약114 아미노산잔기로 계산되며 단량체의 분자량은 약 14kDa으로 나타났으며 이량체는 두개의 단량체가 이황화결합으로 연결되므로 비환원조건에서 단량체와 같은 크기의 밴드로 나타났다. 이량체의 크기는 약28kDa으로 나타났다.
After dimerization, affinity chromatography was performed on a heparin column. As a result, as shown in FIG. 1A, most monomers and a small amount of dimer were eluted in the 0.3 M NaCl fraction and dimers were eluted in the 0.5 M NaCl fraction. Purified rhBMP-2 monomer and monomer were confirmed by analysis by DS-PAGE. The size of the produced monomer was calculated to be about 114 amino acid residues, and the molecular weight of the monomer was found to be about 14 kDa, and the dimer appeared as a band having the same size as the monomer under non-reducing conditions since the two monomers were linked by disulfide bonds. The dimer size was about 28 kDa.
4. 정제한rhBMP-2의 생물학적활성(in vitro test):4. In vitro test of purified rhBMP-2:
근육아세포에 rhBMP-2를 적용하여 관찰한 결과, 3일 배양 후 골아세포의 대표적 단백질인 알칼리성 인산효소가 분비되면서(도 1c), 현미경 소견에서 세포형태가 골아세포로 변형되었다(도 1d). 따라서 rhBMP-2가 골형성단백질로서의 기능을 확인하였다.As a result of rhBMP-2 application to myoblasts, alkaline phosphatase, a representative protein of osteoblasts, was secreted after 3 days of culturing (Fig. 1c), and the cell morphology was transformed into osteoblasts under microscope (Fig. 1d). Therefore, rhBMP-2 was confirmed as a function of bone formation protein.
5. 무균환경에서 감마선 멸균된 칼슘인산 스케폴드에 멸균된 rhBMP-2 용액을 1000:1 비율로 혼합하여 5 mTorr의 압력하에서 표1의 온도조건으로 동결건조한 결과 도 1e와 도1f와 같이 채워져있음을 알 수 있었다. 결과적으로 다공성 스케폴드 내부에 rhBMP-2성장인자가 침투되어 채워진다는 것을 확인하였다.
5. A sterile rhBMP-2 solution was mixed in a gamma-ray sterilized calcium phosphate scaffold in a sterile environment at a ratio of 1000: 1, and lyophilized under the temperature conditions of Table 1 under a pressure of 5 mTorr, as shown in FIGS. 1E and 1F. And it was found. As a result, it was confirmed that the rhBMP-2 growth factor penetrated into the porous scaffold.
(℃)(° C)
(시간)(time)
실험예 1Experimental Example 1
본 발명의 3요소를 포함하는 키트와, 성장인자와 콜라겐 스펀지 스케폴드 및 인간 치주인대 줄기세포를 이용한 치주조직재생 효과 :
Periodontal tissue regeneration effect using the kit comprising the three elements of the present invention, growth factor and collagen sponge scaffold and human periodontal ligament stem cells:
사람의 발치된 치아에서 치주인대를 분리하여 줄기세포(hPDLSC)를 동정하고 배양하여 골형성단백질 2형(BMP-2)에 따른 조직재생 반응을 살펴보기 위해, 면역결핍 실험용 쥐의 피하에서 백악질(cementum area), 치조골(alveolar bone)과 지방세포(adipocyte)로 구성되는 치주조직이 재생되는 양상을 관찰하였다. In order to identify and culture the stem cells (hPDLSC) by separating periodontal ligaments from the extracted tooth of humans, and to examine the tissue regeneration response according to the bone morphogenetic protein type 2 (BMP-2), the subcutaneous subcutaneous of rats with immunodeficiency experiments The regeneration of periodontal tissue consisting of cementum area, alveolar bone and adipocytes was observed.
대조군은 콜라겐 스펀지만 이식한 군, 시험군은 hPDLSC없이 BMP-2를 콜라겐 스펀지와 이식한 군, BMP-2없이 hPDLSC만 콜라겐 스펀지와 이식한 군, 마지막으로 BMP-2와 hPDLSC를 콜라겐 스펀지와 이식한 군으로 시험하였다.The control group transplanted only collagen sponge, the test group transplanted BMP-2 with collagen sponge without hPDLSC, the hPDLSC alone transplanted with collagen sponge without BMP-2, and finally the BMP-2 and hPDLSC transplanted with collagen sponge. One group was tested.
시험결과, BMP-2와 hPDLSC를 콜라겐 스펀지를 모두 넣은 군에서 백악질, 치조골 및 지방세포가 모두 분화되었고, BMP-2만 이식한 군은 백악질이 재생되지 않았으며, hPDLSC만 이식한 군에서는 백악질만 재생되었고, 대조군에서는 아무 것도 재생되지 않았다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.As a result, all of the chalky, alveolar bone and adipocytes were differentiated in the group containing both BMP-2 and hPDLSC collagen sponges. The group containing only BMP-2 did not regenerate chalky, and the group containing only hPDLSC only chalky. Regenerated, nothing in the control group. The results are shown in Fig.
따라서 치주조직이 재생되기 위해서는 BMP-2 성장인자와 치주인대유래 줄기세포가 모두 있어야 한다는 결론을 보였다.
Therefore, it was concluded that both BMP-2 growth factor and periodontal ligament-derived stem cells must be present for the periodontal tissue regeneration.
실험예 2Experimental Example 2
성장인자를 적용하는데 있어서 스케폴드와 차폐막을 동시에 사용한 시험군과 스케폴드만 사용한 대조군의 비교:
Comparison of the test group using both the scaffold and the shield and the control group using the scaffold alone in applying the growth factor:
1. 동물실험방법:1. Animal test method:
40 마리의 웅성 백서에서 8 mm 지름을 갖는 임계크기의 두개부 결손을 형성하였다. 20 마리씩 2 개의 군으로 나누어 TCP/HA로 구성된 스케폴드를 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군, TCP/HA로 구성된 스케폴드에 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)를 이식한 후, 상방에 비흡수성 차폐막(e-PTFE membrane)을 위치한 군으로 나누어 각각 술 후 2 주와 8 주에 치유결과를 조직학적으로 비교 관찰하였다.
Forty male rats formed critically sized cranial defects with a diameter of 8 mm. A group of 20 rats divided into two groups and implanted with bone formation protein (concentration 0.025mg / ml rhBMP-2) using a scaffold composed of TCP / HA, and bone formation protein (concentration 0.025mg) on a scaffold composed of TCP / HA. / ml rhBMP-2) was divided into upper non-absorbent membranes (e-PTFE membrane), and the results were compared histologically at 2 and 8 weeks postoperatively.
2. 실험결과:2. Experimental Results:
조직학적 비교에서 차폐막이 사용된 군에서 2주(도 12c)와 8주(도 12d) 치유결과, 스케폴드 상방의 골형성이 연속성 있는 소견을 보였으며, 이에 비해 차폐막을 사용하지 않은 군에서 2주(도 12a)와 8주(도 12b) 치유결과, 불규칙적인 골 형성 소견을 보였다.In the histological comparison, the two-week (Fig. 12C) and eight-week (Fig. 12D) healing of the shielding group showed continuous bone formation above the scaffold. Healing of weeks (Fig. 12a) and week 8 (Fig. 12b) showed irregular bone formation.
따라서 조직 또는 기관재생이 되기 위한 3차원적 구조를 가진 스케폴드에 차폐막을 함께 적용함으로써 주변의 이종 조직이 내부로 성장해 오는 것을 차단하여 완전한 형태의 조직 또는 기관과 구성을 재생할 수 있었다.Therefore, by applying the shielding film to the scaffold having a three-dimensional structure for tissue or organ regeneration, it was possible to regenerate the complete form of tissues or organs and components by preventing the surrounding heterogeneous tissues from growing inside.
실험예 3Experimental Example 3
성장인자, 스케폴드와 차폐막으로 구성된 키트의 조직 또는 기관재생효과:
Tissue or organ regeneration effects of kit consisting of growth factor, scaffold and shield:
1. 시험방법:1. Test method:
16 명의 성인에서 발치와를 대상(도 13a)으로 각각 4 명을 4 군으로 나누어, 발치로 인해 생긴 연조직 결손부(도 13b)를 대상으로 성장인자와 스케폴드 혹은 차폐막 혹은 스케폴드 및 차폐막을 적용한 군으로 나누어 시술하였다(도 13c).In 16 adults, four patients were divided into four groups (Fig. 13A), and the growth factors and scaffolds or shields or scaffolds and shields were applied to soft tissue defects (Fig. 13B) caused by extraction. The procedure was divided into groups (FIG. 13C).
PTFE차폐막과 rhBMP-2(농도 1.5mg/ml rhBMP-2)용액을 이식한 군(도 14a),칼슘 포스페이트 세라믹 입자와 콜라겐 스펀지로 구성된 스케폴드와 골형성 단백질(농도 1.5mg/ml rhBMP-2)를 이식한 군(도 14b), TCP/HA로 구성된 스케폴드와 PTFE 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 1.5mg /ml rhBMP-2) 이식한 군(도 14c), TCP/HA와 콜라겐 스펀지로 함께 조성한 스케폴드와 PTFE 차폐막을 사용하여 골형성 단백질(농도 1.5mg /ml rhBMP-2) 을 이식한 군(도 14d)으로 나누어 술 후 3주 치유 결과를 육안으로 비교 관찰하였다.
Group implanted with PTFE shielding membrane and rhBMP-2 (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) solution (FIG. 14A), scaffold and bone morphogenetic protein (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) consisting of calcium phosphate ceramic particles and collagen sponge ) Transplanted group (FIG. 14B), a bone grafted protein (concentration 1.5 mg / ml rhBMP-2) transplanted using a scaffold composed of TCP / HA and a PTFE shield (FIG. 14C), TCP / HA and collagen sponge Using the scaffold and PTFE shielding membrane together with each other, the bone-forming protein (concentration 1.5mg / ml rhBMP-2) was divided into groups transplanted (FIG. 14D).
2. 시험결과:2. Test result:
육안 비교에서 스케폴드나 차폐막만을 사용한 군에서는 연조직의 치유가 주변 정상 연조직에 비해 내부로 함몰되면서 연속성을 갖추지 못하고 있었으며, 스케폴드와 차폐막이 함께 사용된 군에서는 모두 주변 정상 연조직과 연속성을 갖추고 있었다. 특히 차폐막과 TCP와 콜라겐 스펀지로 함께 조성한 스케폴드 군에서는 연조직이 가장 두텁고 일부 상피세포도 재생되었다. 따라서 연조직재생이 되기 위한 3차원적 구조를 가진 스케폴드에 차폐막을 함께 적용함으로써 외부 세균의 침투를 막아 감염을 막고 주변의 상피세포가 내부로 성장해 오는 것을 차단하여 완전한 형태의 연조직과 구성을 재생할 수 있다.
In the visual comparison, the soft tissues of the scaffolds and shields did not have continuity as the soft tissues healed inward compared to the surrounding soft tissues. Especially in scaffold group composed of shielding membrane and TCP and collagen sponge, soft tissue was thickest and some epithelial cells were regenerated. Therefore, by applying the shielding membrane together with the scaffold with the three-dimensional structure for soft tissue regeneration, it prevents the invasion of external bacteria and prevents the infection and prevents the surrounding epithelial cells from growing inside, thereby regenerating the soft tissue and its composition. have.
3. 결론:3. Conclusion:
본 발명의 성장인자, 스케폴드와 차폐막의 3요소로 구성된 키트로 조직재생을 한 시험군이 주변조직과 일체성을 갖춘 조직으로 재생되었다.The growth group of the present invention, a test group consisting of a three-element kit consisting of a scaffold and a shielding membrane was regenerated into a tissue integrating with the surrounding tissue.
실험예 4Experimental Example 4
성장인자와 콜라겐 스펀지 스케폴드 및 인간 치주인대 줄기세포를 이용한 치주조직재생 효과 :Periodontal tissue regeneration effect using growth factor, collagen sponge scaffold and human periodontal ligament stem cells:
사람의 발치된 치아에서 치주인대를 분리하여 줄기세포(hPDLSC)를 동정하고 배양하여 골형성단백질 2형(BMP-2)에 따른 조직재생 반응을 살펴보기 위해, 면역결핍 실험용 쥐의 피하에서 백악질(cementum area), 치조골(alveolar bone)과 지방세포(adipocyte)로 구성되는 치주조직이 재생되는 양상을 관찰하였다. In order to identify and culture the stem cells (hPDLSC) by separating periodontal ligaments from the extracted tooth of humans, and to examine the tissue regeneration response according to the bone morphogenetic protein type 2 (BMP-2), the subcutaneous subcutaneous of rats with immunodeficiency experiments The regeneration of periodontal tissue consisting of cementum area, alveolar bone and adipocytes was observed.
대조군은 콜라겐 스펀지만 이식한 군, 시험군은 hPDLSC없이 BMP-2를 콜라겐 스펀지와 이식한 군, BMP-2없이 hPDLSC만 콜라겐 스펀지와 이식한 군, 마지막으로 BMP-2와 hPDLSC를 콜라겐 스펀지와 이식한 군으로 시험하였다.The control group transplanted only collagen sponge, the test group transplanted BMP-2 with collagen sponge without hPDLSC, the hPDLSC alone transplanted with collagen sponge without BMP-2, and finally the BMP-2 and hPDLSC transplanted with collagen sponge. One group was tested.
시험결과, BMP-2와 hPDLSC를 콜라겐 스펀지를 모두 넣은 군에서 백악질,치조골 및 지방세포가 모두 분화되었고, BMP-2만 이식한 군은 백악질이 재생되지 않았으며, hPDLSC만 이식한 군에서는 백악질만 재생되었고, 대조군에서는 아무 것도 재생되지 않았다(도 9).As a result, all of the chalky, alveolar bone and adipocytes were differentiated in the group containing both BMP-2 and hPDLSC collagen sponges. Regenerated and nothing was reproduced in the control group (FIG. 9).
따라서 치주조직이 재생되기 위해서는 BMP-2 성장인자와 치주인대유래 줄기세포가 모두 있어야 한다는 결론을 보였다.Therefore, it was concluded that both BMP-2 growth factor and periodontal ligament-derived stem cells must be present for the periodontal tissue regeneration.
실험예 5Experimental Example 5
성장인자를 적용하는데 있어서 스케폴드와 차폐막을 동시에 사용한 시험군과 스케폴드만 사용한 대조군의 비교:
Comparison of the test group using both the scaffold and the shield and the control group using the scaffold alone in applying the growth factor:
1.동물실험방법:1. Animal testing method:
40 마리의 웅성 백서에서 8 mm 지름을 갖는 임계크기의 두개부 결손을 형성하였다. 20 마리씩 2 개의 군으로 나누어 TCP/HA로 구성된 스케폴드를 사용하여 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)만 이식한 군, TCP/HA로 구성된 스카폴드에 골형성 단백질(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)를 이식한 후, 상방에 비흡수성 차폐막(e-PTFE membrane)을 위치한 군으로 나누어 각각 술 후 2 주와 8 주에 치유결과를 조직학적으로 비교 관찰하였다.
Forty male rats formed critically sized cranial defects with a diameter of 8 mm. A group of 20 rats divided into two groups and implanted with bone forming protein (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) using a scaffold composed of TCP / HA, and a bone forming protein (concentration 0.025 mg) into a scaffold composed of TCP / HA. / ml rhBMP-2) was divided into upper non-absorbent membranes (e-PTFE membrane), and the results were compared histologically at 2 and 8 weeks postoperatively.
2.실험결과:2. Experimental results:
조직학적 비교에서 차폐막이 사용된 군에서 2주(도 12c)와 8주(도 12d) 치유결과, 스케폴드 상방의 골형성이 연속성 있는 소견을 보였으며, 이에 비해 차폐막을 사용하지 않은 군에서 2주(도 12a)와 8주(도 12b) 치유결과, 불규칙적인 골 형성 소견을 보였다.In the histological comparison, the two-week (Fig. 12C) and eight-week (Fig. 12D) healing of the shielding group showed continuous bone formation above the scaffold. Healing of weeks (Fig. 12a) and week 8 (Fig. 12b) showed irregular bone formation.
따라서 조직재생이 되기 위한 3차원적 구조를 가진 스케폴드에 차폐막을 함께 적용함으로써 주변의 이종 조직이 내부로 성장해 오는 것을 차단하여 완전한 형태의 조직과 구성을 재생할 수 있었다.Therefore, by applying the shielding film to the scaffold having a three-dimensional structure for tissue regeneration, it was possible to regenerate the complete structure and composition by preventing the surrounding heterogeneous tissue from growing inside.
Claims (20)
Kit for tissue or organ regeneration consisting of growth factors, shields and scaffolds.
The method according to claim 1, wherein the growth factor is composed of the scaffold with lyophilization on the shield, the growth factor is composed of the shield with lyophilization on the scaffold, or the growth factor is lyophilized on the scaffold and the shield, respectively. Kit for tissue or organ regeneration.
The method according to claim 1 or 2, wherein the growth factor is BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein 2), BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP- Bone Morphogenetic Proteins (BMP) selected from the group consisting of 9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, and BMP-13, and the co-duplex of amino acids constituting them (amino acids of B2 and amino acids of B4) Transforming growth factor beta superfamily (TGF-β), platelet-derived growth factor, protein such as fibroblast growth factor, fibroblast growth factor or growth differentiation factor (GDF), Tissues or organs selected from one or more selected from the group consisting of insulin-like growth factor, epidermal growth factor and transformative growth factor, keratinocyte growth factor 2 (KGF2) and MP52 protein and genetically engineered proteins of said growth factors Regeneration Kit.
According to claim 1 or 2, the material of the shielding film is a bioabsorbable synthetic polymer material of polycaprolactone (PCL) or polylactic acid (PL), polyglycolic acid (PGL) and a copolymer of lactic acid and glycoic acid (PLGL); Bioabsorbable natural polymers of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid and cellulose and mixtures thereof; Polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride), poly (tetrafluoroethylene), polyvinyl alcohol (PVA), polyhydroxyalkanoate, polyethylen terephthalate ( polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyhydroxyethylmethacrylate, polyN-isopropylacrylamide, Polydimethylsiloxane, polydioxanone, polypyrrole, polyglycolic acid (PGA), polylactic acids (PA), polyethylene oxides, polyethylene and glycol acids PLGL, polycaprolactone (PCL), polyanhydrides, polyphosphazenes, Lee O- ester (polyortho-esters), polyimide (polyimides), titanium, and the material selected tissue or organ regeneration kit for from the group consisting of a thin metal film of stainless steel.
The kit for tissue or organ regeneration according to claim 1 or 2, wherein the shielding film is composed of a single layer or a multilayer of 2 to 5 layers.
The kit for tissue or organ regeneration according to claim 1 or 2, wherein the shielding membrane is a non-porous sheet or a membrane having pores.
The kit for regenerating tissues or organs according to claim 1 or 2, wherein the shielding film has a high strength as a reinforcing layer.
8. The tissue or organ regeneration kit according to claim 7, wherein the material of the reinforcing layer is a metal selected from polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid and copolymers of lactic acid and glycoic acid, titanium and stainless steel.
스케폴드의 재질은 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락트산(PL), 폴리글리코산(PGA) 및 락트산과 글리코산의 공중합체(PLGL)의 생체 흡수성 고분자물질; 키토산, 알긴산, 콜라겐, 히알루론산, 콘드로이틴, 글루코사민, 셀룰로즈의 천연고분자물질; 이들의 복합물질; 및 합성골, 동종골, 이종골, 탈회골 또는 사체 유래 진피로 이루어진 그룹에서 선택된 재질인 조직 또는 기관 재생용 키트.
3. The method according to claim 1 or 2,
The material of the scaffold is a bioabsorbable polymer material of polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PL), polyglycolic acid (PGA), and a copolymer of lactic acid and glycoic acid (PLGL); Natural polymers of chitosan, alginic acid, collagen, hyaluronic acid, chondroitin, glucosamine, cellulose; Complexes thereof; And a tissue or organ regeneration kit selected from the group consisting of synthetic bone, allogeneic bone, xenograft, demineralized bone or cadaveric derived dermis.
3. The collagen according to claim 1 or 2, wherein the shape of the scaffold is in the form of a sheet, a porous sheet, a sponge, a jelly, a gel, a lyophilized phase, a microsphere, a tubular (tube), lattice or lattice structure. Kit for regenerating tissue or organ which is lattice containing this.
11. The tissue or organ regeneration kit according to claim 10, wherein the growth factor is contained in a gel-like scaffold and filled in a syringe or vial and then lyophilized.
The tissue or organ regeneration kit according to claim 1 or 2, wherein the scaffold is composed of a single layer or a multilayer of two or more layers and five or less layers.
The kit for tissue or organ regeneration according to claim 12, wherein the multiple scaffolds are separated from each other, adhered or glued together.
The kit for tissue or organ regeneration according to claim 1 or 2, wherein a reinforcing layer is added to maintain the shape of the scaffold.
15. The bioabsorbable polymer according to claim 14, wherein the material of the reinforcing layer is polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polyglycolic acid, and a copolymer of lactic acid and glycoic acid (PLGA). Kit for regenerating selected tissues or organs.
The kit for tissue or organ regeneration according to claim 1 or 2, wherein the scaffold is lattice solid and the collagen sponge is filled in the lattice.
The material of claim 16, wherein the lattice-like material is polycaprolactone or polylactic acid, polyglycolic acid, a synthetic high molecular material of lactic acid and glycoic acid, a mixture of synthetic high molecular material and calcium phosphate ceramic, titanium or stainless steel metal. Kit for tissue or organ regeneration selected from.
Pluripotent mesenchymal stem cells, pluripotent hematopoietic stem cells, pluripotent stem cells, pluripotent neural stem cells, pluripotent pancreatic stem cells, harvested tooth pulp cells according to claim 1 or 2. And tissue or organ regeneration kit containing at least one stem cell selected from the group consisting of periodontal ligament cells.
The phenylpropionic acid derivative family according to claim 1 or 2, wherein pyrocampum, ketoprofen, flurbiprofen, fenoprofen, and ibuprofen are used in addition to the growth factor. Nonsteroidal anti-inflammatory agents (enides, NSAIDs); Nonsteroidal anti-inflammatory agents (oxydes, NSAIDs) of the oxycam derivatives including pyroxicam, tenoxicam and meloxicam; Diclofenac; And anti-inflammatory drugs selected from indomethacin (indomethacin), amoxicillin, erythromycin, metronidazole, Amoxicillin, Amoxacillin-clavulanate, Ampicillin-sulbactam, Ampicillin, Piperacillin, Benzathine penicillin, Cephalosporin, Cefazolin, Other Lincosphaporin ), A kit for tissue or organ regeneration comprising at least one corticosteroid agent selected from tetracycline hydrochloride, cetylpyridinium chloride, chlorhexidine hydrochloride, methylprednisolone, and hydrocortisone acetate.
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