KR101449645B1 - 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체 - Google Patents

두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두께조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 제조방법 및 이를 이용한 전기방사 섬유 그리고 상기 섬유를 이용한 조직재생용 지지체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조직재생용 지지체는 두께조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유를 이용함으로써, 공극률이 향상되고 세포의 거동에 따라 부피가 증가하여 세포의 증식 및 군체형성을 제한하지 않고, 세포가 건강하게 성장하도록 하는 효과가 있다.

Description

두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체{POROUS ElECTROSPUN FIBER FOR POSSIBLE THICKNESS CONTROL, ITS MANUFACTURING METHOD, AND FOUR DIMENSIONAL SCAFFOLD FOR TISSUE REGENERATION USING THE SAME}
본 발명은 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 4차원 조직재생용 지지체에 관한 것이다.
조직 재생은 인체 내 기관이나 조직이 기능을 잃거나 유실시에 세포, 약물 지지체 등을 제공하여 효과적으로 조직을 재생 하는 것으로, 이때, 조직 재생용 지지체는 임플란트 부위에서 물리적으로 안정하고, 재생 효능을 조절할 수 있는 생리활성을 가져야 하며, 또한 새로운 조직을 형성한 후에는 생체 내에서 분해되어야 하고, 분해산물이 독성을 갖지 않아야 한다. 이러한 조직 재생용 지지체로 종래에는 일정한 강도와 형태를 갖는 고분자를 이용한 다공성 지지체가 제조되었으며, 이러한 고분자를 이용한 스폰지 타입이나 섬유형 매트릭스 또는 젤타입의 세포 지지체가 제조 및 이용되고 있다.
기존의 세포 지지체를 만드는 방법으로는 나노섬유 자기조립법(nanofiber self-assembly), 용매 도포 및 특정 침출법(solvent casting and particular leaching(SCPL)), 가스 발생법(gas foaming), 유체화/동결건조법 (emulsification/freeze-drying), 열 유발 상분리법(thermally induced phage separation), 및 전기방사법(electospinning) 등이 있다. 그러나, 상기 방법으로 제조된 3차원 세포 지지체들은 세포의 증식 및 군체형성에 관계없이 지지체의 형태가 고정되어 있어, 지지체의 내부가 세포군체로 포화될 경우, 세포 증식이 멈추거나, 세포군체가 건강하게 성장하지 못하는 문제점이 있다. 특히, 나노 또는 마이크로 크기를 갖는 전기방사된 섬유는 체내 세포외 기질(extracellular matrix)과 유사하다는 장점을 가짐에도 불구하고, 두께조절이 어려워 막(membrane) 형태의 2차원적 구조로 섬유가 제조되므로, 평면 위에 세포가 부착하여 3차원 구조를 갖는 이식재로 사용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 두께조절이 가능한 전기방사 섬유 및 이를 이용한 세포의 증식 및 군체형성을 제한하지 않는 조직재생용 지지체가 절실히 요구되고 있다.
KR 10-2000-0018531
본 발명자들은 조직재생용 지지체에 대해 탐색하던 중, 두께조절이 가능한 전기방사 섬유를 이용한 다공성 지지체가 공극률이 향상되고, 세포의 증식 및 군체형성에 따라 부피가 증가되는 조직 재생용 지지체로 작용할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 두께조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유, 이의 제조방법 및 이를 이용한 조직재생용 지지체를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서,
본 발명은
(1) 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판(collector plate)을 준비하는 단계;
(2) 상기 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 제조된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계를 포함하는, 전기방사 섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 전기방사된 고분자 섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전기방사된 고분자 섬유를 포함하는, 조직재생용 지지체를 제공한다.
또한, 본 발명은 두께 조절이 가능한 전기방사된 고분자 섬유를 포함하는 조직재생용 지지체로서, 상기 두께 조절은 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하고, 상기 방사된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하는 단계를 포함하는, 조직재생용 지지체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조직재생용 지지체를 포함하는 세포의 흡착, 증식, 군체형성 또는 혈관재생용 이식재를 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은
(1) 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판(collector plate)을 준비하는 단계; (2) 상기 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제조된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계를 포함하는, 전기방사 섬유의 제조방법을 제공한다.
상기 전기방사 섬유의 제조방법은 상기 (3) 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 금속 막의 적층 및 고분자 용액을 전기방사하는 과정을 연속적으로 반복할 수 있으며, 반복하는 횟수는 전기방사된 고분자 섬유의 두께에 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 상이하게 수행할 수 있다.
상기 두께는 상기 (2)단계에서 제조된 섬유의 최하단으로부터 상기 (3)단계에 의하여 제조된 섬유의 최상단까지를 의미한다.
상기 컬렉터 판은 임의의 형태의 전기방사장치에 적용될 수 있으며, 전기방사 섬유의 제조를 위하여 방사용액 또는 방사 용융물은 노즐로부터 방사되어 컬렉터 판에 집속된다.
상기 컬렉터 판은 알루미늄 금속으로부터 제조될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 컬렉터 판은 도전성을 가지고 그리고 노즐에 인가되는 전압에 대응되는 전압이 인가될 수 있는 임의의 금속 소재 및 전도성 고분자 소재로부터 제조될 수 있다.
본 발명에서는 상기 컬렉터 판은 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판을 사용함으로써, 전기방사된 섬유의 기공 크기 및 두께를 조절하며 전기방사 섬유 또는 섬유 시트를 제조할 수 있는 특징이 있다(도 1참조).
상기 금속 막은 금속으로 제조된 시트(sheet)를 의미하는 것으로 일 예로, 알루미늄 호일 등이 있다.
상기 금속은 알루미늄, 구리, 금, 은, 철, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하고, 알루미늄인 것이 더욱 바람직하다. .
상기 고분자는 전기방사가 가능하다면 합성 고분자 또는 천연 고분자에 상관없이 사용할 수 있다. 상기 천연고분자 또는 합성 고분자 중 하나를 선택하여 단독으로 사용할 수 있으며, 또한 천연고분자와 합성고분자를 혼합하여 사용할 수 있다. 일 예로, 상기 고분자는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리염화비닐(PVC), 폴리발레로락톤, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리하이드록시발러레이트, 키토산, 키틴, 알긴산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 고분자를 용해시키는 유기 용매로는 낮은 비등점을 갖는 휘발성 유기 용매이기만 하면 어느 것이라도 사용이 가능하며, 바람직하게는 클로로포름, 메탈올, 디클로로메탄, 디메칠포름아미드, 디옥산, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 트리플루오르에탄, 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오르이소프로필프로판올을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 클로로포름 또는 메탄올을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 전기방사된 고분자 섬유를 제공한다.
상기 전기방사된 고분자 섬유는 평균 두께가 1 내지 700㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 100㎛인 것이 더 바람직하고, 1 내지 10㎛인 것이 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속 막의 적층 및 고분자 용액을 전기방사하는 과정을 연속적으로 반복함으로써, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 전기방사된 고분자 섬유의 두께를 상이하게 조절할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 금속 막이 단층인 경우는 80 내지 110 μm이고, 삼층인 경우는 500 내지 700 μm인 전기방사 섬유를 제조하였다.
또한, 본 발명은 상기 전기방사된 고분자 섬유를 포함하는, 조직재생용 지지체를 제공한다.
또한, 본 발명은 두께 조절이 가능한 전기방사된 고분자 섬유를 포함하는 조직재생용 지지체로서, 상기 두께 조절은 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하고, 상기 방사된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하는 단계를 포함하는, 조직재생용 지지체를 제공한다.
상기 조직재생용 지지체는 세포의 흡착, 증식 또는 군체형성에 따라 부피가 증가하며, 혈관을 재생하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조직재생용 지지체는 세포의 거동에 따라 부피가 증가하여 세포의 증식 및 군체형성을 제한하지 않으며, 혈관내피 전구세포(EPC)를 이식한 경우, 혈관을 빠르게 재생하는 것으로 나타났다.
또한, 본 발명은 상기 조직재생용 지지체를 포함하는 세포의 흡착, 증식, 군체형성 또는 혈관재생용 이식재를 제공한다.
상기 세포는 연골세포, 인체의 혈관 내피세포, 피부 조직 세포, 골세포, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조직재생용 지지체 및 이식재는, 두께조절이 가능한 전기방사 섬유를 이용하여 공극률이 향상되고, 세포의 거동에 따라 부피가 증가하여 세포의 증식 및 군체형성을 제한하지 않고, 세포가 건강하게 성장하도록 하는 장점이 있다. 또한, 전기방사 방식으로 고분자 재료의 손실이 없이 간편하게 제조함으로써 기존의 그 어느 방식보다 효율성을 높인 것이라 할 수 있다.
또한, 본 발명은 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판을 포함하는 전기방사 장치에 관한 것이다.
상기 홀이 형성된 컬렉터 판은 컬렉터 판의 상부에 직경 0.5 내지 2.5cm, 최대 높이 1 내지 10cm, 바람직하게는 1 내지 1.5cm의 홀이 형성되어 있는 형태로, 상기 홀은 컬렌터 판 상부의 중에 형성된 것이 바람직하다. 상기 홀이 형성된 컬렉터 판을 이용하여 전기방사 섬유를 제조하는 경우 전기방사 섬유의 공극을 높일 수 있고, 원하는 두께의 전기방사 섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
상기 전기방사 장치는 상기 홀이 형성된 컬렉터 판외에 펌프, 전원장치 및 노즐을 더 포함하여 고분자 용액을 컬렌터 판의 상부로 분사할 수 있는 것이면 그 형태에 제한되지 않고 사용될 수 있고, 시판된 것을 사용할 수 있다. 상기 전기방사 장치를 이용하여 전기방사 섬유를 제조하는 경우, 공극이 크고 두께 조절이 가능한 전기방사 섬유를 제조할 수 있고, 상기 전기방사 섬유를 조직 재생용 지지체에 포함하여 사용하는 경우 세포의 증식에 따라서 상기 섬유의 부피 또는 두께가 함께 증가될 수 있으면서도 지지체로서의 역할을 상실하지 않아, 세포의 증식 또는 군체 형성을 위한 이식재 등으로 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 조직재생용 지지체는 두께조절이 가능한 전기방사 섬유를 이용함으로써 공극률이 향상되고 세포의 거동에 따라 부피가 증가하여 세포의 증식 및 군체형성을 제한하지 않고, 세포가 건강하게 성장하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 실시예 2에 따른 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 제조방법의 (a) 개략도 및 (b) 이미지를 나타내는 도이다.
도 2는 실시예 2에 따른 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 (a) 적층된 컬렉터 판(통상적인 홀이 없는, 및 홀이 있는 컬렉터 판)의 이미지, (b) 홀이 없는 컬렉터 판에 전기방사된 섬유, 및 홀이 있는 컬렉터 판에 전기방사된((c) 단층 및 (d) 삼층) 섬유의 SEM 이미지를 나타내는 도이다.
도 3은 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체(a, a-1 내지 a-8) 및 통상적인 2차원 섬유 지지체(b, b-1 내지 b-3)의 세포 흡착 및 침투성을 비교하는 도이다.
도 4는 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체(a-1 내지 a-5) 및 통상적인 2차원 섬유 지지체(b-1 내지 b-2)의 세포 군집체 형성 및 혈관재생을 비교하는 도이다.
도 5는 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체의 공초점(confocal) 이미지를 나타내는 도이다. 여기서 (a)는 세포 흡착되지 않은(a-1), 세포 흡착된(a-2), 및 세포 증식된(a-3) 조직재생용 지지체의 이미지를 나타내고, (b)는 세포 흡착되지 않은, (c)는 세포 흡착된, 및 (d)는 세포 증식된 조직재생용 지지체의 이미지를 나타낸다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판을 포함하는 전기방사 장치의 준비
폴리카프로락톤(PCL, Mn: 80,000, 시그마 알드리치)을 클로로포름 및 메탄올의 혼합 용매에 용해하여 방사 용액을 제조하였다.
전기방사 장치는 실린지 펌프((KD Scientific, USA)), BD 10ml 실린지(루어-록 팁: 벡톤 디킨슨), 노즐(23G, 벡톤 디킨슨), 고전압 전원 장치(KSC), 접지(earth grounding), 및 컬렉터 판(collector plate)으로 구성되며, 상기 컬렉터 판은 직경 0.95cm 및 깊이 1.2 cm의 홀(hole)을 갖는 육각형의 폴리스티렌 프렘임(0.44x0.95 m) 위에 16 μm 두께의 알루미늄 호일을 덮어 제조한 컬렉터 판이 사용되었다. 통상적인 2차원 전기방사 섬유의 제조를 위해서는, 홀이 없는 컬렉터 판을 알루미늄 호일을 덮어 사용하였다. 흐름 속도(flow rate), 노즐 크기, 전압 공급 및 노즐과 컬렉터 사이의 거리는 각각 0.2mL/h, 23G, 10kV, 및 8cm로 설정하였다.
실시예 2. 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 제조
상기 실시예 1의 홀이 형성된 컬렉터 판을 포함하는 전기방사 장치를 이용하여 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유를 제조하였다.
먼저, 폴리카프로락톤(PCL) 방사 용액을 구멍이 있는 알루미늄 호일이 덮힌 컬렉터 판 위에 첫 번째 전기방사를 하고, 상기 첫 번째 전기방사된 섬유 위에 구멍이 있는 두 번째 알루미늄 호일을 덥고, 두 번째 전기방사를 하였다. 그 후, 두 번째 전기방사된 섬유 위에 구멍이 있는 세 번째 알루미늄 호일을 덥고, 세 번째 전기방사를 하였다. 그 후, 원하는 두께의 전기방사 섬유를 얻을 때까지, 상기 과정을 반복하였다. 적층된 전기방사 섬유의 두께는 컬렉터 판의 홀(hole) 안에 있는 전기방사된 고분자 섬유의 두께를 측정하여 확인하였다.
상기 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 제조방법의 (a) 개략도 및 (b) 이미지를 도 1에 나타내었다.
실시예 3. 다공성 전기방사 섬유를 이용한 조직재생용 지지체(scaffold)의 제조
상기 실시예 2에서 제조한 다공성 전기방사 섬유에 혈관내피 전구세포(EPC)를 이식함으로써, 조직재생용 지지체를 제조하였다. 구체적으로는, 폴리카프로락톤(PCL)을 이용하여 제조한 다공성 전기방사 섬유 지지체를 멸균한 후, 소 태아 혈청(fetal bovine serum)이 함유된 EGM-2 배지에 현탁된 하나의 혈관내피 전구세포(EPC)를 상기 멸균된 전기방사 섬유 지지체에 이식함으로써 조직재생용 지지체를 제조하였다.
실험예 1. 두께조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 확인
상기 실시예 2에 따라 제조된 두께 조절이 가능한 다공성 전기방사 섬유의 (a) 적층된 컬렉터 판(통상적인 홀이 없는 컬렉터 판 및 홀이 있는 컬렉터 판)의 이미지, (b) 홀이 없는 컬렉터 판에 전기방사된 섬유, 및 홀이 있는 컬렉터 판에 전기방사된((c) 단층, 및 (d) 삼층) 섬유의 SEM 이미지를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 통상적인 홀이 없는 컬렉터 판에 전기방사된 섬유는 공극 크기가 10 μm 이하로, 성체 세포(20 ~ 200 μm) 보다 더 작은 크기를 갖는 것을 확인 할 수 있다. 그러나, 실시예 2에 따른 홀이 있는 컬렉터 판에 전기방사된 섬유는 알루미늄 호일이 단층인 경우 공극 크기가 80 μm 이상으로 나타났고, 삼층으로 적층한 경우는 각 층간이 연결된 경우는 공극 크기가 50 μm 로 관찰되나, 각 층을 분리한 경우는 80 μm 이상으로 관찰되었다.
통상적인 홀이 없는 컬렉터 판, 및 실시예 2에 따른 홀이 있는 컬렉터 판에 전기방사된((c) 단층, 및 (d) 삼층) 섬유의 평균 공극 크기 및 평균 두께를 표 1에 나타내었다.
평균 지름(μm) 평균 공극 크기 (μm) 평균 두께(μm)
홀이 없는 경우 4.17 ± 1.18 6.80 ± 3.28 -
홀이 있는 경우 단층 3.82 ± 0.90 85.75 ± 48.17 93.18 ± 29.62
삼층 4.57 ± 2.22 48.21 ± 15.96 619.22 ± 122.07
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따라 제조된 다공성 전기방사 섬유의 평균 두께는 알루미늄 호일이 단층인 경우는 93.18 ± 29.62 μm이고, 삼층인 경우는 619.22 ± 122.07 μm로 나타났고, 평균 공극 크기는 단층인 경우 85.75 ± 48.17 μm이고, 삼층인 경우 48.21 ± 15.96μm 로 나타나 통상적인 2차원 전기방사 섬유의 평균 공극 크기(8μm 이하)보다 훨씬 더 큰 값을 나타내었다.
이 결과로부터 본 발명의 홀이 있는 컬렉터 판에 전기방사된 섬유는 큰 공극 크기를 가지며, 알루미늄 호일의 적층을 통해 두께를 조절할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2. 조직재생용 지지체내 세포의 흡착 및 침투성 확인
본 발명의 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체 및 통상적인 2차원 섬유 지지체의 세포 흡착 및 침투성을 비교하였다.
먼저, 폴리카프로락톤(PCL)을 이용하여 제조한 다공성 전기방사 섬유 지지체를 멸균한 후, 소 태아 혈청(fetal bovine serum)이 함유된 EGM-2 배지에 현탁된 하나의 혈관내피 전구세포(EPC)를 상기의 전기방사 섬유 지지체 상부에 이식하였고, 4시간 동안 유지하였다. 그 후, 핵을 다피(DAPI) 염색한 후, 공초점 현미경으로 세포의 침투성을 관찰하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 혈과내피 전구세포(EPC)는 전기방사 섬유 지지체의 상층부로부터 160 ?까지 침투하였고(a), 높이 방향으로 지지체의 각 층마다 세포가 균일하게 분포(a-2 내지 a-4)된 것을 보여주고 있다. 또한, SEM 이미지(a-5 내지 a-8)은 다양한 형상의 전기방사 섬유 지지체 표면에 부착된 EPC를 보여주고 있다. 그러나, 통상적인 2차원 전기방사 섬유 지지체의 공초점 이미지(b) 및 SEM 이미지(b-1 내지 b-3)는 EPC가 2차원 전기방사 섬유 지지체의 표층을 침투할 뿐, 지지체 속으로 침투하지 못하는 것을 보여주었다.
이 결과는 본 발명의 다공성 전기방사섬유 지지체가 공극(pore)의 크기가 커서 통상적인 2차원 섬유 지지체에 비해 약 40 배 정도 향상된 세포 침투성을 갖는 것을 나타낸다.
실험예 3. 조직재생용 지지체내 세포의 군집체 형성 및 혈관재생 확인
본 발명의 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체 및 통상적인 2차원 섬유 지지체의 세포 군집체 형성 및 혈관재생을 비교하였다.
먼저, 지지체에 이식된 타원형의 혈관내피 전구세포(EPC)를 H&E(Hematoxylin and Eosin) 염색한 후, 광학 현미경 및 SEM으로 세포의 군집성 및 혈관재생을 관찰하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, H&E 염색된 EPC가 본 발명의 전기방사 섬유 지지체내의 높이 방향으로 성장하고 있음을 알 수 있다(a-1), 또한, 타원형의 EPC를 지지체에 이식한지 1일 후의 광학 현미경 이미지는 빈 공간을 보여주나, 타원형의 세포들이 지지체에 잘 흡착하여 성장하고 있음을 나타내었고(a-2), 3일 후에는 빈 공간이 없을 정도로 세포가 증식하였음을 보여주었다(a-3). 또한, 3일 후의 SEM 이미지는 형상 및 크기가 다른 많은 튜브형 혈관내피 전구세포가 형성되었음을 보여주었다. 그러나, 통상적인 2차원 전기방사 섬유 지지체의 경우, EPC가 표층에서만 성장할 뿐, 튜브형 혈관내피 전구세포를 형성할 수 없음을 보여주었다(b-1 및 b-2).
이 결과는 본 발명의 다공성 전기방사섬유 지지체가 통상적인 2차원 전기방사 섬유 지지체에 비해, 약 10배 정도 빠르게 세포 군집체 형성 시간을 단축시키고, 혈관을 재생하는 것을 나타낸다.
실험예 4. 조직재생용 지지체 거동(4차원 세포 지지체) 확인
상기 실시예 3에 따른 조직재생용 지지체의 공초점(confocal) 이미지를 도 5에 나타내었다. 여기서 (a)는 세포 흡착되지 않은 지지체(a-1), 세포 흡착된 지지체(a-2), 및 세포 증식된 지지체(a-3) 의 이미지를 나타내고, (b)는 세포 흡착되지 않은 지지체, (c)는 세포 흡착된 지지체, 및 (d)는 세포 증식된 지지체의 이미지를 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 세포가 흡착되지 않은 지지체는 약 50 μm 의 두께를 가지는데 반해, 세포가 흡착된 지지체는 약 70 μm의 두께를 가지며, 세포가 증식된 지지체는 약 250μm의 두께를 가지는 것으로 확인되었다.
이 결과로부터 본 발명의 조직재생용 지지체가 세포 거동(흡착, 증식 및 군체형성)에 따라 자발적으로 구조적 형태를 변화(부피 증가)하는 4차원 조직 재생용 지지체로 작용하며 세포의 증식 등에 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. (1) 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판(collector plate)을 준비하는 단계;
    (2) 상기 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 제조된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하여 섬유를 제조하는 단계를 포함하는, 전기방사 섬유의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기방사 섬유의 제조방법은 상기 (3) 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는, 전기방사 섬유의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 알루미늄, 구리, 금, 은, 철, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 전기방사 섬유의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리염화비닐(PVC), 폴리발레로락톤, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리하이드록시발러레이트, 키토산, 키틴, 알긴산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 전기방사 섬유의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된, 전기방사 고분자 섬유.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 섬유는 평균 두께가 1 내지 700 ㎛인 것을 특징으로 하는, 전기방사 고분자 섬유.
  7. 제 5항의 전기방사 고분자 섬유를 포함하는, 조직재생용 지지체
  8. 두께 조절이 가능한 전기방사된 고분자 섬유를 포함하는 조직재생용 지지체이고, 상기 두께 조절은 홀(hole)이 형성된 컬렉터 판의 상부에 고분자 용액을 전기방사하고, 상기 방사된 섬유의 상부를 구멍이 있는 금속 막으로 덮은 후, 상기 막의 상부에 고분자 용액을 전기방사하는 단계를 반복하는 방법으로 수행하는 것인, 조직재생용 지지체.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 조직재생용 지지체는 세포의 흡착, 증식 또는 군체형성에 따라 부피가 증가하며, 혈관을 재생하는 것을 특징으로 하는, 조직재생용 지지체.
  10. 제 8항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 조직재생용 지지체를 포함하는, 세포의 흡착, 증식, 군체형성 또는 혈관재생용 이식재.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 세포는 연골세포, 혈관 내피세포, 피부 조직 세포, 골세포, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 세포의 흡착, 증식, 군체형성 또는 혈관재생용 이식재.
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